Stop tytanu BT16 zapewniający wydajność elementów złącznych na zimno

Stop tytanu Ti-3AI-5Mo-4.5 V (BT16) został opracowany przez Rosyjski Instytut Badawczy Stopów Lekkich. Jest to nowy rodzaj typowego dwufazowego stopu tytanu o wysokiej wytrzymałości. Ma doskonałe właściwości mechaniczne i właściwości formowania na zimno. Głównymi cechami tego półproduktu stopowego są walcowane i ciągnione druty oraz pręty o średnicy od 4 do 10 mm, z których można wytwarzać śruby, wkręty, nity i inne elementy złączne lotnicze metodą kucia na zimno.

Charakterystyka stopu tytanu BT16 jest następująca: zawiera niewielką ilość Al, dużą ilość pierwiastka stabilizującego (Mo), współczynnik stabilności fazowej K wynosi aż 0,8, zawartość fazy -fazowej wynosi około 25% ~ 30% i ma wysoką wydajność w stanie wyżarzonym lub hartowanym. stabilność. Plastyczność, chociaż roztwór stały + stop starzeniowy ma większą wytrzymałość, plastyczność nie zmniejsza się znacząco. Główne fazy przejściowe pojawiające się w stopach tytanu podczas obróbki cieplnej to „faza”, „faza” i faza starzenia hartowniczego.

Rosja wykorzystuje wyżarzany drut ze stopu BT16 do spęczania na zimno do produkcji elementów złącznych dla lotnictwa. Naukowcy krajowi i zagraniczni przeprowadzili szeroko zakrojone badania dotyczące procesu wyżarzania, mikrostruktury, struktury fazowej i właściwości mechanicznych stopu tytanu BT16. Elementy złączne wzmocnione odkształceniami na zimno, wykonane ze stopu BT16, wymagają najniższych godzin pracy i kosztów i mogą być używane przez czas nieokreślony w temperaturze poniżej 160 stopni; elementy złączne wykonane ze stopu BT16 starzonego w roztworze mogą pracować w temperaturach do 350 stopni.

Aby zapewnić podstawy teoretyczne i dane eksperymentalne do dalszych badań i optymalizacji stopu tytanu BT16 oraz jego zastosowań, badacze wykorzystali mikroskopię optyczną (OM), skaningową mikroskopię elektronową (SEM) itp. w celu zbadania ewolucji struktury organizacyjnej tytanu BT16 stopu w procesie produkcyjnym. (SEM) i transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM). Oraz wpływ procesu obróbki cieplnej na właściwości mechaniczne drutu stopowego.

W doświadczeniu wykorzystano drut ze stopu tytanu BT16 o średnicy 6,5 mm, którego skład chemiczny przedstawiono w tabeli 1. Proces przygotowania drutu stopowego obejmuje: odlewanie wlewka → wykrawanie → kucie → walcowanie. Najpierw za pomocą dwóch próżniowych pieców do topienia elektrod topionych otrzymuje się wlewki ze stopu tytanu BT16 o średnicy Φ210 mm, a następnie kęsy są cięte. Temperatura początkowa wynosi 1150 stopni, temperatura końcowa jest kontrolowana na poziomie około 800 stopni, a następnie kuta na gorąco w walcówkę o średnicy 7,5 mm. Końcowa obróbka wyżarzania: 780 stopni przez 2 godziny, chłodzenie pieca do 550 stopni, a następnie chłodzenie powietrzem. Powierzchnię wyżarzonej walcówki wypolerowano w celu przygotowania do doświadczenia spęczania na zimno.

Próbki drutu ze stopu tytanu BT16 i próbki twardnienia na zimno obserwowano i analizowano przy użyciu pionowego transmisyjnego i refleksyjnego mikroskopu optycznego (OM), transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM) JEOL JEM?2100 i skaningowego mikroskopu elektronowego o wysokiej rozdzielczości (SEM) JEOL JSEM?7001F. analizować. Stopień korozji chemicznej wynosi 2,5 mlHf+3mLHNO3+5mLHCl+89,5 mlH2O. Wyniki testu są następujące:

(1) System wyżarzania drutu ze stopu BT16 wynosi: 760 ~ 830 stopni, 2 godziny+550 stopnia, chłodzenie powietrzem. Właściwości mechaniczne otrzymanego drutu kształtują się następująco: σb wynosi od 870 do 935 MPa, δ wynosi od 22% do 25%, a ψ wynosi od 62% do 65%. Jego odkształcenie na zimno sięga 80%. Struktura stopu po wyżarzeniu składa się z pierwotnej fazy równoosiowej, niewielkiej ilości fazy krótkiej taśmy i fazy międzykrystalicznej.

(2) Po roztworze stałym (chłodzenie powietrzem) + starzeniu struktura stopu składa się z nieregularnej, równoosiowej fazy pierwotnej i fazy oraz wytrącania się fazy igłowej; po roztworze stałym (hartowaniu) + starzeniu stop składa się z równoosiowego składu fazowego. Struktura dwustanowa złożona z fazy pierwotnej i fazy międzykrystalicznej składa się z fazy pierwotnej, fazy międzykrystalicznej i fazy igłowej wytrąconej w fazie.