-Đặc tính làm mềm ở nhiệt độ cao và kiểm soát rèn hợp kim titan

Làm mềm ở nhiệt độ-cao là định luật vật lý cốt lõi của quá trình rèn hợp kim titan. Nhiệt độ tăng làm tăng cường chuyển động nhiệt nguyên tử và giảm khả năng chống trật khớp, dẫn đến giảm đáng kể độ bền vật liệu và khả năng chống biến dạng. Đây là nền tảng cho việc hình thành nhựa củahợp kim titanTuy nhiên, nó cũng có xu hướng gây ra các vấn đề về quy trình như làm hạt thô, hiệu suất không đồng đều và các khuyết tật hình thành.

 

 

1. Làm mềm vật lý

Nhiệt độ tăng cao làm tăng cường độ rung nguyên tử của mạng tinh thể và làm suy yếu liên kết nguyên tử, làm giảm đáng kể khả năng chống lại chuyển động trật khớp. Hợp kim titan có khả năng chống biến dạng cao ở nhiệt độ phòng, giữ được trên 65% độ bền ở 400 độ và giảm nhanh trên 600 độ. Trong giai đoạn này, ứng suất dòng giảm liên tục khi nhiệt độ tăng, tuân theo quy luật chung của kim loại.

 

2. Làm mềm chuyển đổi pha

+ vùng hai{1}}pha: Biến dạng bị chi phối bởi -trượt pha và biến dạng phối hợp pha -, với sự làm mềm đi kèm với sự phục hồi động trong đó các sai lệch sắp xếp lại nhưng không thể loại bỏ hoàn toàn sự cứng lại.

 

vùng một pha: Độ dẻo tốt và khả năng chống biến dạng thấp, nhưng các hạt dễ bị thô, dẫn đến độ bền và độ dẻo dai của vật rèn giảm đáng kể.

 

Vùng chuyển đổi-pha-gần: Hiệu ứng làm mềm và dẻo tối ưu, thích hợp cho việc rèn chính xác, nhưng có cửa sổ kiểm soát quy trình rất hẹp.

 

3. Làm mềm động

Phục hồi động: Chủ yếu xảy ra ở nhiệt độ-thấp trung bình và tốc độ biến dạng cao. Trật khớp sắp xếp lại thông qua trượt và leo lên, với tác dụng làm mềm hạn chế và độ cứng còn lại của công việc.

 

Kết tinh lại động: Chủ yếu xảy ra ở nhiệt độ cao và tốc độ biến dạng thấp. Các hạt mới tạo mầm và phát triển, loại bỏ hoàn toàn quá trình cứng lại và tinh chỉnh cấu trúc vi mô. Ví dụ: khi Gr5 bị biến dạng ở 920–950 độ và 0,01s⁻¹, quá trình kết tinh lại động là đủ và các hạt có thể được tinh chế thành 5–10μm.

 

Làm mềm siêu dẻo: Trong phạm vi nhiệt độ cụ thể và tốc độ biến dạng cực thấp, biến dạng bị chi phối bởi sự trượt ranh giới hạt, với độ giãn dài vượt quá 1000%, thích hợp để hình thành các thành phần có độ chính xác phức tạp.

 

 

1. Titan nguyên chất thương mại

Đặc tính làm mềm: Hiệu suất ổn định dưới 300 độ, giảm cường độ nhanh trên 350 độ và khả năng chống biến dạng ở 600 độ chỉ bằng 1/5 so với nhiệt độ phòng.

 

Điểm xử lý: Nhiệt độ rèn 800–900 độ, yêu cầu bảo vệ khỏi quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao-; khả năng định hình tốt, thích hợp cho việc rèn khuôn hở và rèn khuôn kín thông thường.

 

2. + Loại

Đặc tính làm mềm: Được sử dụng rộng rãi nhất, cường độ cao ở 400–500 độ, làm mềm rõ ràng trên 600 độ và nhiệt độ chuyển pha T khoảng 980–1020 độ.

 

Sự khác biệt chính:

Rèn trong vùng +: Hình thành cấu trúc vi mô song công với độ bền-cân bằng và hiệu suất mỏi tối ưu.

Rèn theo vùng: Dễ bị thô hạt và giảm tuổi thọ mỏi đáng kể, chỉ được sử dụng cho các phôi có kích thước-lớn.

 

3. Nhiệt độ gần{1}} Loại cao-

Đặc tính làm mềm: Chứa các nguyên tố như Sn, Zr, Si, có khả năng chống làm mềm mạnh ở 600–650 độ và đặc tính rão tuyệt vời.

Điểm xử lý: Nhiệt độ rèn 950–1000 độ, kiểm soát tỷ lệ pha dưới 30% để đảm bảo độ ổn định nhiệt độ-cao.

 

4. Loại

Đặc tính làm mềm: Hàm lượng Mo và V cao, nhiệt độ biến đổi pha cao, khả năng chống biến dạng ở nhiệt độ-cao thấp và độ cứng tốt.

 

Điểm xử lý: Áp dụng rèn vùng, tốc độ biến dạng thấp để thúc đẩy quá trình kết tinh lại động và tránh kết tủa pha không đồng đều.

 

 

1. Nhiệt độ rèn

Phạm vi nhiệt độ: Rèn thông thường ở vùng +; rèn chính xác/đẳng nhiệt ở vùng biến đổi gần{1}}pha{2}}; rèn chỉ dành cho rèn trống lớn, tiếp theo là rèn hoàn thiện + khu vực.

 

Yêu cầu kiểm soát nhiệt độ: Gia nhiệt trong lò chân không/khí quyển, kiểm soát nhiệt độ ±5 độ, giữ trong 1–2h; dao động nhiệt độ của khuôn và phôi khi rèn đẳng nhiệt ± 5 độ, nhiệt độ giảm khi rèn thông thường không quá 50 độ; nhiệt độ rèn cuối cùng Lớn hơn hoặc bằng 850 độ để tránh nứt.

 

2. Tỷ lệ biến dạng

Tốc độ thấp: Để rèn đẳng nhiệt/siêu dẻo, cấu trúc vi mô đồng nhất, thích hợp cho các bộ phận chính xác trong ngành hàng không vũ trụ.

Tốc độ trung bình: Dành cho việc rèn khuôn kín thông thường, cân bằng giữa hiệu quả và chất lượng.

Tỷ lệ cao: Chỉ dành cho những chi tiết đơn giản, dễ bị quá nhiệt, hạt thô, nứt.

 

3. Mức độ và chế độ biến dạng

Mức độ biến dạng: Một lần vượt qua 40–60%, tổng biến dạng Lớn hơn hoặc bằng 70% để tinh chỉnh cấu trúc vi mô.

Chế độ biến dạng: Rèn đẳng nhiệt với độ chính xác cao; rèn đa hướng để cải thiện tính đẳng hướng; rèn xuyên tâm thích hợp cho các bộ phận trục dài.

 

4. Bảo vệ nhiệt độ-cao

Bảo vệ chân không/argon, hàm lượng oxy<10ppm;

Sử dụng lớp phủ bảo vệ để giảm ma sát và chống oxy hóa;

Rút ngắn thời gian giữ nhiệt độ-cao và hoạt động liên tục.

 

5. Khuôn và thiết bị

Khuôn: Khuôn làm từ molypden/niken-để rèn đẳng nhiệt, được gia nhiệt trước đến hơn 80% nhiệt độ phôi, sửa khuôn khi độ mòn vượt quá 0,2mm.

Thiết bị: Sử dụng máy ép thủy lực servo có chức năng điều khiển nhiệt độ vòng-đo nhiệt độ bằng tia hồng ngoại.

 

6. Mô phỏng kỹ thuật số

Sử dụng DEFORM, ABAQUS để mô phỏng các biến số hiện trường và sự phát triển cấu trúc vi mô, giảm tỷ lệ phế liệu xuống 20% ​​và cải thiện tính đồng nhất của cấu trúc vi mô lên 30%.

 

 

Ruihang là một doanh nghiệp công nghệ và đổi mới tích hợp R&D, sản xuất và bán hàng vào một hệ thống tích hợp. Nếu bạn có nhu cầu mua hàng, vui lòng liên hệ với chúng tôi:Sam.Rui@bjrh-titanium.com.