Tanulmány a Si-elemnek a titánötvözetek hőstabilitására gyakorolt ​​hatásáról

Három különböző Si-tartalmú TiSi bináris ötvözet termikus stabilitására gyakorolt ​​hatását vizsgáltuk 100 órán keresztül, különböző hőmérsékleteken végzett termikus expozíciós kísérletekkel, és az ötvözetek hőstabilitását mechanikai tulajdonságokkal jellemezve. Az eredmények azt mutatják, hogy a kísérleti körülmények között Si elem hozzáadása növeli az ötvözetek szakítószilárdságát, és minél nagyobb a Si-tartalom, annál nagyobb a szilárdságnövekedés: a termikus expozíciós folyamat során, amikor a termikus expozíciós hőmérséklet meghaladja a 450 fokot, a Ti-Si ötvözetek szakítószilárdsága csökkenő tendenciát mutat, és a legrosszabb hőkezelés után /10,000 hőstabilitást mutatnak. a Ti-0,4 Si ötvözetek nyúlása 28,0%-ra csökken. A Si-elemek diffúziója és dimerizációja során keletkező TiSi a fő tényező, amely befolyásolja a Ti-Si ötvözetek hőstabilitását.
A titánötvözeteket nagy szilárdságuk, alacsony sűrűségük és jó korrózióállóságuk miatt széles körben használják a repülőgépiparban, a petrolkémiai, az orvosbiológiai és egyéb területeken. A titánötvözetek nagy része magas hőmérsékletű titánötvözetek, amelyeket főként repülőgép-hajtóművek alkatrészeinek, például laptárcsák és lapátok gyártására használnak, amelyek fontosak a repülőgépek tolóerő-/-tömeg arányának javításához. Jelenleg az érett, magas hőmérsékletű titánötvözetek alkalmazási hőmérséklete főként 600°C ötvözetek, amelyekre jellemző az Egyesült Királyság IMI834, az Egyesült Államok Ti-1100, valamint a kínai Ti-600, Ti-60 ötvözetek és így tovább.
A magas hőmérséklet hatására az ötvözet szerkezete megváltozik, amit a csapadékok szerveződésében és morfológiájában bekövetkezett változások bizonyítanak. A hőstabilitás segítségével jellemezhető az ötvözet azon képessége, hogy megőrizze tulajdonságait magas hőmérsékleten, és meghatározza azt a hőmérsékletet, amelyen az ötvözet használható. A különböző ötvözőelemek eltérő hatással vannak a hőstabilitásra, ezért szükséges a megfelelő ötvözőelem kiválasztása. Az si a magas hőmérsékletű titánötvözetek nélkülözhetetlen eleme a kúszásállóságban betöltött egyedülálló szerepe miatt. Jelenleg a 400 fokos és mindenekelőtt magas hőmérsékletű titánötvözetek Si-t tartalmaznak, a brit IMI834 titánötvözet Si-tartalma pedig elérte a 0,5%-ot, míg a kínai TG6 magas hőmérsékletű titánötvözet Si-tartalma szintén elérte a 0,4%-ot. Seagle kutatásai szerint azonban a Si egy eutektikus B-stabil elem, amely a szilárd oldat erősítésében játszik szerepet, valamint szilicidek formájában kicsapódik a titánötvözet mátrixában vagy a szemcsehatárokon, megváltoztatva az ötvözet deformációs viselkedését és befolyásolva annak termikus stabilitását. TA1, Ti-0,2Si és Ti-0,4Si ötvözeteket használtunk kutatási objektumként a Si elemek hőstabilitási teljesítményükre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozására, annak érdekében, hogy tisztázzuk a Si elemek kicsapódási viselkedésének hatását a hőstabilitásra a hőterhelés során.
Következtetés
(1) A Si-elem finomíthatja a Ti-Si-ötvözet szemcséit, és nyilvánvaló erősítő hatása van az ötvözetre. A Si-tartalom növekedésével a Ti-Si-ötvözetek szemcsemérete jelentősen csökken, a szilárdság jelentősen megnő, a plaszticitás csökken; a Ti-0,2Si és Ti-0,4Si ötvözetek szilárdsága először növekszik, majd csökken a termikus expozíció során, míg a Ti-0,4Si ötvözetek szilárdsága jelentősen csökken, és mindkét ötvözet a legrosszabb plaszticitást tekintve 500 fokos 100 órás hőhatás után. A Ti-0,4Si ötvözetek szilárdsága jelentősen csökken a hőhatás után, és a Ti-0,4Si ötvözetek plaszticitása a hőhatás után a legrosszabb.
(2) A Ti-0,2Si és Ti-0,4Si ötvözetek főként TiSi-fázisok, amelyek hőhatás után válnak ki. A TisSi, fázis kialakulásának fő oka a Si elem torzított diffúziója a hőhatás során, a fokozatosan növekvő TiSi, fázis pedig az ötvözet szilárdságának növekedésének és a plaszticitás csökkenésének. 500'C feletti hőterhelésben a növekvő agglomerált TiSi fázis a szemcsehatárok koordinációjának csökkenéséhez vezet, ami a Ti-Si ötvözetek szilárdságának csökkenését eredményezi.
(3) A TisSi fázis mérete és eloszlása ​​befolyásolja az ötvözet szilárdságát és plaszticitását. A szemcseméret és a Si atomtartalom befolyásolja a TiSi fázisát a Ti-0,2Si és Ti-0,4Si ötvözetekben a méretben és eloszlásban, főként a Ti-0,4Si ötvözetben a szemcsehatárokon kiváló csapadékban, míg a Ti-0,2Si ötvözetekben a szemcse- és szemcsehatárokon belül.