Ti-1023 チタン合金棒の微細構造と特性
Ti 1023 チタンバー航空宇宙分野で広く使用されています。この論文では、新疆祥潤で製造された 650 mm Ti-1023 チタン合金インゴットを使用して、「高-低-高-低」プロセスによる複数の鍛造変形を通じて 160 mm のバーを製造する方法を紹介します。棒材の巨視的、微細構造および機械的特性を比較および分析した結果、棒材は巨視的には均一なファジー粒子を示し、微細構造は均一な二相領域処理構造であり、等軸初相が均一に分布していることが判明した。マトリックス。熱処理後のバーの機械的特性と超音波検出は、関連規格の要件を満たしています。
Ti 1023 チタンバーは、高信頼性と低コストを備えた高強度、高靭性のニアチタン合金です。公称組成は Ti-10V-2Fe-3Al です。小型、低い鍛造温度、強い応力腐食耐性などの利点により、高い信頼性と低い製造コストの設計要件を満たすことができるため、航空宇宙分野で広く使用されています。
1. 実験
実験では、0A グレードの小粒子スポンジチタンと多元素母合金を合計 2 t 供給し、真空消耗式電気炉で 3 回溶解して、?65{{7} を準備しました。 } mmTi1023 チタン合金インゴット。主成分（質量分率、％）は、Vが9.0%～11.0%、Feが1.6%～2.2%、Alが2.6%～3.4%、残りがTiであり、GJB1538の規定を満たしている。インゴットのライザーを切断し、底部を切断し、インゴットの中心を鋸で切断した後、軸外円の頭部、中間部、尾部（図 1）と断面の 9 時の位置でサンプルを採取しました。 (図 2)、主成分は原子発光分光法で検査されました。合金元素（Al、V、Fe）およびその他の不純物元素の含有量。
Ti-1023チタン合金インゴットの頭部から適量のサンプルブロックを切り出し、金属組織学的方法により+相/相の変態温度を測定したところ、805〜810度であった。インゴット全体を「High-Low-High-Low」のプロセスルートで加工・鍛造し、45/50MNの高速鍛造機を用いて単相領域（-相領域）でビレットを開き、最終的に鍛造します。 160 mmの完成バーに成形します。
GJB1538 規格に従って、Ti-1023 チタン合金ロッドの微細構造と機械的特性は、さまざまな性能試験用に、160 mm のロッドから長手方向に沿って切断され、厚さ 20 mm のサンプル片と長さ 80 mm のサンプルロッドが切断されます。 R状態、スポット(785度×1.5h WC+530度×8h AC)、平坦端面処理後の溶体化時効(775度×1.5h WC+540度×8h AC) ICX41M 金属顕微鏡を使用して、厚さ 20 mm の試験片の組織形態を観察し、金属組織写真を撮影します。長さ 80 mm のサンプルバーをマッフル炉内で 775 度 × 1.5 時間 WC+540 度 × 8 時間 AC で熱処理した後、水平および垂直サンプルをサンプルシートの D/4 で切断します。 H-5550K 半自動バンドソー ビレットは標準要件に従って機械性能試験サンプルに機械加工され、室温で機械性能の引張試験が実行され、引張試験は、CMT5205 引張試験機で測定されます。同時に、完成した棒材に対して接触超音波非破壊検査が行われます。
2. 結果と分析
2.1.インゴットの化学組成の分析
製品のサンプリング要件に従って、インゴット表面の縦方向の頭部、中間部、尾部および断面の9点でサンプルを採取し、さまざまな部分の主要合金元素の含有量を検出しました。試験結果は、インゴットの化学組成が関連技術基準の要件を満たしていることを示しました。特に、長手面の頭部および尾部における不純物元素（C、N、O、H）の含有量の検査結果はいずれも規格範囲を満たしており、高純度のインゴットであることがわかります。
インゴットの真空消耗式アーク溶解プロセス中に、偏析しやすい元素である Fe が存在し、インゴット溶解中に不均一な組成または偏析が発生する可能性があります。チタン合金の状態図と合金凝固理論によると、通常の凝固条件下では、合金元素と中間合金が製錬中に十分に均質化されない限り、偏析係数 k が 1 以上の合金元素は偏析しにくいとされています。プロセス;偏析係数 k< 1 alloy elements, even if the alloy is uniform in the molten state, there is still a certain difference between the solid phase composition and the liquid phase composition at the same temperature during solidification, and the element content in the liquid phase is always higher than that in the solid phase, which leads to casting Ingots tend to segregate in the middle and head.
全体として、Ti-1023 チタン合金 2 t グレードのインゴットの主な合金元素の化学組成は均一に分布しており、純度は良好であり、すべてインゴットの技術要件を満たしています。プロセス制御およびその他の側面は合理的かつ実現可能です。
2.2.棒材の微細構造および形態解析
表面腐食のために 160 mm バーのヘッドとテールから切り出した Ti-1023 チタン合金の鍛造状態 (R 状態) の写真。
大トン圧力の4500t高速鍛造機を採用し、多段火造り鍛造インゴットに「高-低-高-低」プロセスルートを採用し、鋳放し粒子を完全に破砕し、ビレットに逆鍛造を使用してビレットの鍛造貫通力を向上させます。特性を向上させ、バーの構造をより均一にします。鍛造プロセスは、近合金のマトリックスが急速に再結晶化を完了するときにゆっくりと結晶粒が成長するという加工特性を利用し、金属粒子が繰り返し破壊され、サブ粒子が合体して成長し、粒界移動プロセス、最終的な棒の構造を実現します。均一になる傾向があり、これがバーの均一な構造と優れた性能の良い基盤を築きます。
インゴットの頭の位置に対応するバーサンプルシートから異なる領域（エッジ、D/4、コア）の横断サンプルを切り出し、固溶および時効熱処理後のR状態とその微細構造を観察し、
2.3.バースポットの検出結果
Ti{{0}}チタン合金中のFe元素の平衡分布定数は0.3であり、偏析傾向が大きい。 Ti-1023 チタン合金にスポットが形成される主な理由は、「Fe」合金材料の局所的な偏析と濃縮により、この部分の変態温度がマトリックスの変態温度に比べて低下し、その結果、初相を含まないか、または比較的稀な相含有量を有する鉄に富む領域。領域、つまりスポット、スポットは、合金の可塑性と低サイクル疲労寿命に重大な影響を与える可能性があります。
TB6 合金インゴット中の Fe の不均一な組成はスポットの形成の「先天的」要因であり、その後の熱処理および熱処理プロセスはスポットの形成に影響を与える「後天的」要因です。 GJB1538 の熱処理プロセスに従って、785 度 × 1.5 h WC+530 度 × 8 h AC を選択してロッドを作成しました。バーを観察すると、肉眼的にはバーに異常現象は見られません。一方、微細構造中の等軸初相の含有量は約 15% であり、GJB1538 の初相含有量 10% 以上という標準要件を満たしています。
3 結論
(1) 0A グレードの小粒子スポンジチタンと多元素母合金を溶解して製造されたチタン合金インゴットは、組成の均一性が良好であり、規格の要件を満たしています。
(2) インゴットを「高・低・高・低」の複数回の火入れで鍛造し、GJB1538規格の要求を満たす高倍率組織、低倍率組織、超音波探傷機能を備えた棒材を作製します。
(3) 適切な熱処理プロセスを採用することにより、ロッドの強度は水平方向と垂直方向で差が少なく、各点の均一性が良好であり、機械的特性は GJB1538 規格の要求を満たすことができます。
