Formarea și detectarea defectelor de bloc alb central în barele de titan TC11

Aliajul de titan TC11 este un aliaj de titan din seria Ti{-Al-Mo-Zr-Si la temperatură înaltă, capabil să funcționeze pe termen lung la 500 de grade . Prezintă densitate scăzută, rezistență specifică ridicată, rezistență excelentă la căldură și rezistență la fluaj și este aplicat pe scară largă în componentele care poartă sarcina-nucleului pentru echipamente aerospațiale. Odată cu modernizarea echipamentelor aerospațiale, au fost impuse cerințe mai stricte privind stabilitatea proprietăților microstructurale și mecanice a barelor de titan Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si. Defectele metalurgice interne vor reduce randamentul produsului finit și siguranța serviciului.

 

 

1. Morfologie macro

Blocuri albe strălucitoare alungite se află pe axele centrale ale barei. Gravarea le expune marginile neclare alb-gri pal, separându-le de fisuri și incluziuni. Mai puțin de 1 mm lățime, defecte grave trec prin bare și necesită gravare în secțiune pentru detectare.

 

2. Microstructura și compoziția chimică

Față de uniforme + matrice, blocurile albe sunt regiuni haotice -bogate, -sărace. Segregarea elementelor crește Ti și reduce Al, Mo în interiorul defectelor, fără pori. Acest defect inerent de segregare slăbește foarte mult proprietățile materialului.

 

 

1. Segregarea axială primară generată în timpul topirii lingoului

În timpul topirii cu arcul de vid a aliajului TC11, Mo și Zr prezintă o capacitate slabă de difuzie. Compoziția chimică neuniformă apare din viteza de topire rapidă, parametrii de proces fluctuanți, dozarea și amestecarea inconsecventă și densitatea scăzută a electrozilor. În timpul solidificării, titanul cristalizează mai întâi, în timp ce elementele de aliere cu punct de topire-înalt-se acumulează la miezul lingoului, formând o bandă de segregare epuizată din aliaj axial-.

 

2. Defecte de segregare amplificate de forjare neuniformă și laminare

O deformare suficientă are loc numai pe stratul de suprafață în timpul forjarii și laminarii, în timp ce miezul suferă o deformare inadecvată, nereușind să omogenizeze segregarea inerentă. Temperatura ridicată la miez are ca rezultat boabe grosiere și precipitații de fază -suprimate. Reducerea puternică și forjarea rapidă alungesc segregarea punctiforme în microstructuri albe strălucitoare în bandă lungă la centrul barei.

 

3. Defecte de bloc alb strălucitor stabilizate prin tratament termic

Când temperatura tratamentului termic se apropie sau depășește -temperatura transus, zonele epuizate din aliajul de miez-se transformă complet în fază. Din cauza conținutului insuficient de aliaj, faza nu poate precipita în timpul răcirii, lăsând doar microstructuri unice grosiere, care formează blocuri albe strălucitoare diferențiate de culoare permanent-față de faza dublă + matrice normală.

 

 

1. Gravare metalografică cu mărire redusă-

Probele sunt lustruite și gravate pentru observarea vizuală directă, ceea ce caracterizează în mod clar morfologia și dimensiunea blocurilor albe strălucitoare și le distinge de alte defecte, servind drept bază pentru gradarea defectelor. Cu toate acestea, această metodă de eșantionare distructivă are o eficiență scăzută și nu poate realiza o inspecție completă; este aplicabil numai evaluării prin eșantionare și verificării procesului.

 

2. Testare convențională cu ultrasunete cu puls

O tehnică ne-distructivă-de inspecție completă, potrivită pentru producția de masă. Sensibilitatea sa este relativ scăzută, ceea ce duce la detectarea frecventă ratată a blocurilor minuscule albe strălucitoare. În plus, se străduiește să distingă segregarea de porozitate și alte defecte, ceea ce duce la rate ridicate de fals pozitive și este folosit doar pentru screeningul preliminar.

 

3. Testare Ultrasonic Phased Array

Fasciculul acustic poate scana cu precizie miezul barei cu o sensibilitate mare de detectare, capabil să identifice micro-defecte de până la 0,8 mm. Acceptă poziționarea defectelor, măsurarea cantitativă și imagistica 2D/3D cu rate scăzute de detecție ratată și este adoptat pe scară largă pentru inspecția completă a materialelor din titan aerospațial de ultimă generație-. Dezavantajele sale includ costul ridicat al echipamentului și procedurile complicate de inspecție, dar înlocuiește treptat testarea cu ultrasunete convențională.

 

4. Caracterizare microscopică

Această tehnică cuprinde metalografie cu-mărire ridicată, microscopie electronică cu scanare (SEM), spectroscopie cu dispersie de energie (EDS) și testare de microduritate. Permite analiza microstructurii de fază, segregarea elementară și deteriorarea proprietăților pentru a clarifica mecanismele de formare a defectelor. Ca metodă de testare distructivă, este utilizată numai pentru urmărirea defectelor și optimizarea procesului și nu poate fi utilizată pentru inspecția loturilor.

 

 

• Procesul de topire: implementați dozarea și amestecarea uniforme, controlați strict densitatea electrozilor, stabilizați parametrii de topire cu reglarea segmentată a vitezei pentru a extinde timpul de difuzie a elementelor cu punct de topire înalt-- și optimizați răcirea lingoului pentru a reduce segregarea axială la sursă.
• Proces de lucru la cald: Adoptați forjarea în trepte la 980 de grade → 960 de grade → 950 de grade, alocați rațional deformarea cu o singură trecere-pentru a pătrunde complet în miez, a sparge microstructurile separate și a rafina boabele.
• Procesul de tratament termic: controlați cu precizie temperatura pentru a evita depășirea -temperatura transusului și efectuați un tratament termic segmentat pentru a promova precipitarea uniformă de fază -și atenua microstructura și compoziția neuniforme.
• Sistem de control al inspecției: stabiliți un sistem de inspecție pe trei{0}}nivele: inspecție completă prin testarea cu ultrasunete în fază, asociată cu inspecția de prelevare metalografică cu mărire redusă-și analiză microscopică a probelor defecte pentru a forma un management în buclă-închisă care acoperă detectarea defectelor și urmărirea cauzei principale.

 

 

Ruihang, ca producător direct de produse din titan, furnizează materii prime de calitate optimă pentru producția dumneavoastră de componente de precizie. Dacă aveți orice nevoie de achiziție, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați prin e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com