up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله تيتانيم PDF
QR code - تيتانيم

تيتانيم

شكلدهي داغ آلياژهاي تيتانيم 2

ظاهر خارجي آلياژ بعد از فورج داغ در قالب بسته با ماده اضافي نشان مي دهد كه موقعيت ترك در ماده اضافي و در مكان جوش با غلاف است. ريزساختار آن نيز نشان مي دهد كه هيچ ترك دروني وجود ندارد؛ سيلان پلاستيك نيز در حد مطلوب است.
▪ خواص ماده:
ريزساختار ماده بعد از فورج داغ و اكسترود داغ هر دو يكنواخت و عالي است. در اين ريزساختار فاز سفيد بتا و فاز سياه گاما بوده و سطح خاكستري ساختار لايه اي را نشان مي دهد اما چون فواصل لايه ها نازك است ساختار لايه اي بخوبي مشخص نيست. آنچه كه در تصاوير ريزساختار نشان داده مي شود بيانگر آن است كه فاز آلفا بر فاز گاما غالب بوده و اين مي تواند به دليل رسوب فاز گاما از آلفا باشد. اندازه دانه و فاصله هاي لايه ها در اين آلياژ كوچكتر از آلياژهاي Ti Al معمولي هستند. اين موضوع نتيجه كرنش پلاستيك بيشتر در حين اكستروژن و همينطور سرعت سرد كردن بالا است. عامل ديگر اندازه دانه كوچكتر فاز آلفا در حين نگهداري در دماي بالا قبل از فورج داغ در نظر گرفته مي شود كه به دليل حضور بتا اتفاق مي افتد. كسر سطحي لايه ها اين آلياژ در حدود ۷۰ درصد بوده كه بطور واضح كمتر از آلياژهاي كاملا لايه اي است اما در هر حال بخش اعظمي را اشغال كرده است. به نظر مي رسد مشخصات ريزساختاري لايه ها خواص آلياژ را كنترل مي كند.
▪ خواص مكانيكي:
استحكام كششي دماي اتاق آلياژ اكسترود داغ شده بسيار زياد است زيرا اندازه دانه و فواصل بين لايه ها بسيار اندك است. با استفاده از فرمول هال پيچ داده شده در مقاله با اندازه دانه ۹ ميكرون تنش تسليم بايد ۱۴۸۱ مگاپاسكال شود اما استحكام اندازه گيري شده ۱۲۶۵ مگاپاسكال است، از مقدار پيش بيني شده كمتر، اما اين مقدار با توجه به اين واقعيت كه كسر سطحي لايه ها ۷۰ درصد است، قابل قبول مي باشد. يعني استحكام بالاي آلياژ اكسترود داغ شده در نتيجه ساختاري با لايه هاي نازك بدست آمده است. استحكام در دماي ۵۰۰ و حتي ۷۰۰ درجه سانتيگراد نيز هنوز بالا و نزديك استحكام دماي اتاق اين آلياژ است. نتيجه تست ضربه چارپي نيز براي يك آلياژ TiAl قابل قبول و رضايت بخش بوده و نشاندهنده استحكام بالاي اين آلياژ است. معمولا انرژي جذب چارپي مقاومت ماده به جوانه زني و رشد ترك را نشان مي دهد كه اين امر نيز به استحكام بستگي دارد. براي مواد فلزي انعطاف پذيرتر اين انرژي رشد بيشتر است و مي توان نتيجه گرفت كه حتي انرژي جذب مواد با استحكام پايين نيز مي تواند زياد باشد. در هر حال چون انرژي جوانه زني ترك در آلياژ TiAl بسيار كوچك است پس انرژي جذب به مقدار زيادي به انرژي رشد ترك وابسته است. البته بايد توجه شود براي همه فازهاي حاوي تركيبات بين فلزي مقاومت در برابر رشد ترك وجود ندارد. استحكام خزشي اين آلياژ نيز بيشتر از استحكام آلياژ تيتانيم مقاوم حرارتي، سوپرآلياژ آلفا – ۲ يا سوپرآلياژ پايه نيكل فورج شده اما كمتر از سوپرآلياژ پايه نيكل ريخته شده، بدست آمد. دليل آنكه چرا استحكام گسيختگي خزشي اين آلياژ به ميزاني نيست كه از استحكام بالاي آن انتظار مي رود، مي تواند اندازه دانه هاي كوچك و وجود فاز بتا باشد. بنابراين فورج داغ اين آلياژ مي تواند جايگزين فورج ديگر آلياژهاي متداول شود و در مواردي كه به سبكي و استحكام بالا در دماهاي بالا تا ۷۰۰ درجه سانتيگراد نياز باشد، بكار رود.
با توجه به تصاوير مشاهده شده از ريزساختار مشخص است كه در فورج كمتر از دماي ۱۲۰۰ درجه سانتيگراد ساختار لايه اي تنها خميده مي شود اما در تغييرفرمهاي در دماي بالاتر ساختار لايه اي مي شكند و ريزساختار به دليل تبلور مجدد، همگن و يكنواخت مي شود. پارامترهاي مناسب در فرايند فورج آلياژ TiAl خاص گفته شده با نايوبيم بالا، نرخ كرنش ۰۰۱ ۰ و دماي تغييرشكل ۱۲۵۰ درجه سانتيگراد پيشنهاد مي شود.
ويژگيهاي خاص در كار داغ آلياژهاي حاوي نايوبيم با تغيير ساختاري بعد از شكلدهي داغ توسط تركيب فشار و پيچش مشخص مي شود. در هنگام استفاده از نمونه هاي تست كوچك براي تعيين خواص كار داغ، رفتار تغيير شكل فاز بتا اغلب قابليت كارپذيري پايين آلياژهاي حاوي نايوبيم بالا را تحت الشعاع قرار مي دهد.
بافت كريستالوگرافي در آلياژهاي TiAl كار داغ شده به دليل ايجاد انعطافپذيري كششي اندك و چقرمگي شكست متوسط بايد مورد توجه قرار گيرند. بافت (Texture) نه تنها بر خواص مكانيكي دماي پايين ماده بلكه بر توزيع كرنش و سيلان پلاستيك در حين شكلدهي ثانويه نيز تاثير مي گذارد.
▪ تاثير تبلور مجدد و استحاله فاز:
بعد از كار داغ ماده بطور كامل مجددا متبلور مي شود. در مشاهدات ميكروسكوپ الكتروني بخوبي مشخص است كه تبلور مجدد ديناميكي در فصل مشترك دوقلوييها يا دوقلويي هاي غير متحرك شروع مي شود. كارسختي آلياژهاي پايه گاما در دماهاي پايين و متوسط به واكنشهاي الاستيك بزرگ كه منجر به تشكيل اتصالات و حفرات چندگانه زيان برجا مي شوند، نسبت داده مي شود. اين فرايندها يقينا ميزان انرژي كرنشي ذخيره شده را افزايش داده و براي تبلور مجدد مفيد خواهند بود. اما براي تكامل ساختار تغيير شكل فاز گاما، پخش نابجاييهاي معمولي با بردارهاي برگرز قائم بسيار با اهميت مي باشد. به علاوه تغييرات حاصل از تركيب آلياژي نيز بايد در نظر گرفته شود.
بطور کلي در شکلدهي آلياژهاي TiAl توجه به موارد زير ضروري به نظر مي رسد:
۱) توسط اكستروژن داغ يا فورج در قالب بسته در يك مرحله رسيدن به كار زياد بدون ترك امكان پذير است.
۲) توسط اندازه دانه متوسط ۹ ميكرومتر و فواصل لايه اي متوسط ۴۰ نانومتر كه ۷۰ درصد كسر حجمي را تشكيل داده است در آلياژ Ti ۴۲Al ۱۰V اكسترود داغ شده، ساختاري بسيار لايه اي با لايه هاي نازك تشكيل مي شود.
۳) ا اثر دانه هاي ريزتر استحكام كششي را افزايش مي دهد.
۴. بر پايه شبيه سازي تغيير شكل آلياژ TiAl حاوي نايوبيم بالا، پارامتر مناسب فورج براي اين نوع آلياژها دماي ۱۲۵۰ درجه سانتيگراد و نرخ كرنش s ۱ ۰۰۱ ۰پيشنهاد مي شود.
۵) در آلياژهاي TiAl حاوي مقادير زياد
Nb توسط كار داغ و تبلور مجدد همراه آن به ساختاري بسيار ريزدانه دست مي يابيم.
۶) ارتباط نزديكي بين تركيب شيميايي، شرايط كار داغ و تكامل ريزساختار وجود دارد.
۷) توسعه ريزساختار و بافت در حين عمليات توسط حالات تغيير شكل كنترل مي شود.

Matthew A. Hunter در سال ۱۹۱۰ بوسيله حرارت دادن TiCl۴ با سديم در بمب فولادي در دماي ۸۰۰-۷۰۰ درجه سانتي‌گراد براي اولين بار تيتانيم فلزي خالص ( ۹ ۹۹% ...

● مقدمه: آلياژهاي سبك وزن و مقاوم به حرارت پايه TiAl به عنوان نسل بعدي مواد ساختاري بحساب آمده و تحقيقات بسياري روي آنها انجام مي شود. تنها كاربرد تجا ...

در اين مقاله، سعي شده است تعريفي کلي از فرايند جوشکاري انفجاري، همراه با برخي عوامل موثر در اين روش، ارائه شود. البته از آنجا که حل تحليلي فرايند جوشک ...

کاهش ذخائر سوختي فسيلي، رقابت هاي اقتصادي و مسائل زيست محيطي، ما را به سمت ساخت موتورهايي با کارايي بالاتر مي برد. روش هاي مختلفي براي رسيدن به اين هد ...

دستيابي بهتوسعه نيازمند توليد علم، توجه ويژه به تربيت نيروي انساني ماهر و همخوان شدن آن با صنعت بومي است. ارتباط دانشگاه و صنعت بايد به عنوان لايه بير ...

دانلود نسخه PDF - تيتانيم