チタン合金板の熱処理プロセスに関する研究

チタンは耐食構造材料として、航空宇宙、石油化学、製塩、印刷、染色、製薬、食品、海水淡水化などの分野で広く使用されています。しかし、高温、高濃度の塩化物では、純粋な状態では隙間腐食が発生します。チタンは寿命に影響します。 高温および高濃度の塩化物における純チタンの隙間腐食の問題を解決するために、新しいタイプのチタン合金 --- Ti-0.2Pd 合金が開発されました。 この合金は、還元媒体や高温の濃塩化物に対する局部腐食に耐える能力を持っていますが、貴金属パラジウムの添加によりコストが高くなり、その用途は限られてきました。 -1970 年代中期、米国チタン金属社は Ti-0.3Mo-0.8Ni 合金を開発しました。 この合金はほぼチタン合金であり、高温、高濃度の塩化物における優れた隙間腐食耐性を備えており、高価な Ti-0 を部分的に置き換えることができます。2Pd 合金 [3-4] が含まれています米国、英国、ロシア、日本、フランス、ドイツなどで標準化され、工業生産に導入されています。
1980 年代に、中国は Ti-0.3Mo-0.8Ni 合金材料の加工と研究の応用を開始しましたが、これも当社の規格 (中国の TA10 に対応) に含まれていました。純チタンでは隙間腐食環境が適用される場合があります。 例えば、1985 年 3 月には香里岩塩坑の減圧製塩の加熱室に適用され、1986 年 4 月には塘沽塩田の塩化マグネシウム蒸発タンクの加熱室に適用されました。 Nanjing Baotai Special Materials Company は、海外のカリ肥料プロジェクト生産部門向けにチタンと鋼の複合材料を受注しました。 複合材料クラッディングは、厚さ 3 mm の TA10 チタン合金シートです。 GB/T3621-2007「チタンおよびチタン合金板」規格によると、従来の板はクラス A の要件を満たす必要があり、破断点伸びは 18% に達する可能性がありますが、爆発溶接に使用される後続の板は次の条件を満たす必要があります。クラス B の要件を満たす場合、破断点伸びは 25% 以上に達する必要があります。 チタン合金板の可塑性要件の爆発複合プロセスでは、可塑性指数の要件に関する後続のプロセスを達成するために、低硬度0のスポンジチタン板の原料生産として使用できますが、これにより原材料のコストが必然的に増加します。 。 この実験では、グレード 2 スポンジチタンを原料として TA10 チタン合金シートを作成し、TA10 チタン合金シートの組織と特性に関するさまざまな熱処理システムの研究を通じて、適切な熱処理システムを探索し、後の爆発複合プロセス TA10 チタン合金シートの要件を満たす可塑性指数。

1 実験

1.1 使用した実験材料 2 スポンジチタン、ニッケル - モリブデン中間合金、2 回の真空自家消費溶解後、直径 560 mm の TA10 チタン合金インゴットを準備しました。その化学組成を表 1 に示します。鍛造によるインゴット熱間圧延したスラブをビレット、フライス、研削などの工程を経て、1680圧延機で二段火で圧延して厚さ3.0mmの板に仕上げます。 図1は、圧延状態のTA10チタン合金板の金属組織写真であり、その非常に微細な鋼板の圧延状態の変形組織を示しています。 表 2 に、圧延状態の TA10 チタン合金板の室温機械的特性を示します。

1.2 熱処理 SX2-2.5-10抵抗炉を使用した熱処理試験、温度誤差±5℃。TA10チタン合金はほぼ-型の合金であり、冷却速度の影響はほとんどありません。その組織と特性を考慮すると、アニーリング温度は通常、+ / 相転移点 120-200 ℃未満を選択する必要があります。+ / 相転移点の温度、+ / 相転移点の温度です。 したがって、熱処理試験片は厚さ3.0mmの熱間圧延TA10チタン合金板上で切断され、異なる温度で焼鈍されました。焼鈍温度は550、600、650、700、750および800度であり、保持時間は30分であり、冷却方法は空冷でした。 適切なアニーリング温度を調査するために、微細構造の観察と機械的特性のテストのためにアニーリングされたプレートからサンプルが採取されました。 アニーリング温度、異なる保持時間でのアニーリング処理、保持時間はそれぞれ15、30、60、120、180分であり、サンプルを採取して異なる時間アニーリング後のプレートの微細構造を観察し、機械的特性をテストし、最終的に得た結果を取得します。適切な熱処理システム。

2 結果と考察

2.1 板状 TA10 チタン合金熱延板の組織および機械的特性に及ぼす熱処理温度の影響を、異なる温度で 30 分間断熱し、室温での機械的特性および微細構造の空冷焼鈍処理によって表 3 および図 2 に示します。表３、ＴＡ１０チタン合金板を５５０度×３０分／ＡＣ焼鈍処理により、高強度の加工硬化現象と塑性不良の現象が解消されない。 排除； 550〜650度の間、熱処理温度の上昇に伴い、プレート加工硬化現象は徐々に解消され、引張強さは徐々に低下し、可塑性はわずかに改善されます。 650〜700度の間では、熱間圧延シートの強度はほとんど変化しませんが、可塑性は大幅に向上します。 750〜800度の間では、熱間圧延シートの引張強さは変化しませんが、破断後の伸びは減少し、プレートの塑性は低下します。 図2からわかるように、TA10チタン合金板は主回復プロセスの700度以下で、ストリップ状の組織の圧延変形の組織が見られ、熱処理温度が700度に上昇すると、再結晶核生成と粒成長が発生します。 。 750度の熱処理温度では、再結晶化は基本的に完了し、大部分の組織はより微細な等軸相となるが、少数の縞状変形組織がまだ存在する。 熱処理温度が800℃に達すると、一部の結晶粒が異常成長し、組織が粗大化します。 したがって、TA10チタン合金熱延板が板の塑性に関する爆発複合プロセスの要件を満たすためには、適切な熱処理温度を700〜750度の間で選択する必要があります。

2.2 熱処理温度実験によるプレートの組織および機械的特性に及ぼす保持時間の影響 750 度の熱処理温度を選択し、この温度で異なる保持時間の熱処理後のプレートの機械的特性を表に示します。図4、微細構造を図3に示します。表4からわかるように、加熱温度が750度の場合、保持時間が延長しても、TA10チタン合金板の引張強さは5〜10MPa以内であまり変化しません。保持時間は5〜10MPaで、TA10チタン合金板の引張強さはそれほど大きくありません。 ~10MPa、絶縁時間は15~60分、絶縁時間の延長に伴う破断点伸びは大幅に大きくなり、可塑性はより良くなります。 絶縁時間が60分を超えると、プレートの破断伸びはより顕著に減少し、可塑性は徐々に低下します。 図3からわかるように、TA10チタン合金板を750度で15、30、60、120、180分間焼鈍処理した後、組織は最初のストリップ圧延変形組織から徐々に再結晶核生成と結晶粒成長を起こし、保持時間が30分間になると、 、再結晶化は基本的に完了し（図3bを参照）、保持時間が60分に達すると、全体が再結晶化し、組織は微細で均一な等方性であり、可塑性は良好です。 保持時間が 60 分を超えると、プレートの破断後の伸びがより顕著に低下し、可塑性が徐々に低下します。 組織は細かく均一な等軸相です (図 3c を参照)。 絶縁時間が長くなり続けると、変形構造や粒成長を妨げる他の要因が除去され、いくつかの特殊な粒界が急速に移動し[11]、一部の再結晶粒が異常に成長し、組織が徐々に粗大化します。

要約すると、TA10 チタン合金圧延板の焼鈍処理は、より良い組織と性能を得るために効果的に反応するために、一定の温度に達する必要があります。 750度の焼鈍処理のように等軸組織と良好な塑性が得られる場合、温度が上昇し続けると強度が上昇し、伸びは減少します。 TA10 チタン合金板の焼鈍処理は、再結晶粒の成長により保持時間が材料の塑性に影響を与える場合にも制御する必要があります。

3 結論

(1) 熱処理温度が 600 度に達すると、TA10 チタン合金板の組織は良好な応答を得ることができますが、可塑性は劣ります。 爆発性複合材料にチタン板を使用する要件を満たすためにより優れた可塑性を得る必要がある場合は、より高い温度（700 ～ 750 度）の熱処理を行う必要があります。 (2) 熱処理温度が一定の場合、保持時間は TA10 チタン合金板の強度にほとんど影響を与えませんが、塑性は大きな影響を与えます。 (3) 厚さ 3mm の TA10 チタン合金熱間圧延板の場合、(700 ～ 750) 度 × (30 ～ 60) 分 / AC 焼鈍処理後、より均一な等軸相とより優れた包括的な機械的特性が得られ、要求を満たすことができます。爆発性複合材料要件に対するチタンプレートの使用。