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 hőexpozíciós kísérletek elvégzésével, valamint az ötvözetek hőstabilitásának mechanikai tulajdonságokkal történő jellemzésével. Az eredmények azt mutatják, hogy a kísérleti körülmények között a 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 magasabb, mint 450 fok, a Ti-Si ötvözetek szakítószilárdsága csökkenő tendenciát mutat, és a legrosszabb hőstabilitást mutatják 500 fok /100 h hőkezelés után, amelyek közül a Ti-0.4 Si ötvözetek nyúlása csökken 28,0%-ra. 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, és a különböző országok által kifejlesztett magas hőmérsékletű titánötvözetek főként Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si közel-alfa típusú titánból állnak. ötvözetek, amelyekre jellemző az Egyesült Királyság IMI834, az Egyesült Államok Ti-1100, az Orosz Föderáció BT36, valamint a kínai Ti-600, Ti-60 ötvözetek stb.
A magas hőmérséklet hatására az ötvözet szerkezete megváltozik, amit a csapadékok szerveződésében és morfológiájában bekövetkezett változások bizonyítanak. A hőstabilitás segítségével jellemezhető egy 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 tartalmaznak Si-t, a brit IMI834 titánötvözet Si-tartalma pedig elérte a 0,5%-ot, míg a kínai TG6 Si-tartalma a magas hőmérsékletű titánötvözet is 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. a termikus stabilitása. TA1, Ti-0.2Si és Ti-0.4Si ötvözeteket használtunk kutatási objektumként a Si elemek hőstabilitási teljesítményükre gyakorolt ​​hatásának vizsgálatára, hogy tisztázzuk a Si elemek kicsapódási viselkedésének hatását. a hőstabilitásról a termikus expozíció 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 hőterhelés során, míg a Ti-0.4Si ötvözetek szilárdsága jelentősen csökken, és Mindkét ötvözet a legrosszabb a plaszticitás szempontjából 100 órán át tartó 500 fokos hőhatás után. A Ti-0.4Si ötvözetek szilárdsága jelentősen csökken a hőhatás után, és a Ti-0.4Si ötvözetek plaszticitása a legrosszabb hőhatás után.
(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 fázisa a Ti-0.2Si és a Ti-0.4Si ötvözetek méretében és eloszlásában jelentős eltérést mutat, főleg a Ti{{5} }.4Si ötvözet kiválása a szemcsehatárokon, míg Ti-0.2Si ötvözetek a szemcse- és szemcsehatárokon belül.