Varmebehandling af titanium og titanlegeringer

Titanium er et vigtigt strukturelt metal udviklet i 1950'erne. Titaniumlegeringer er meget udbredt på forskellige områder på grund af deres høje styrke, gode korrosionsbestandighed og høje varmebestandighed. Titanium er et almindeligt anvendt materiale i mange industrielle applikationer på grund af dets fremragende styrke-til-vægt-forhold, korrosionsbestandighed og biokompatibilitet. Titaniumlegering refererer til en række legeringsmetaller lavet af titanium og andre metaller. Titanium er et vigtigt strukturelt metal udviklet i 1950'erne. Titaniumlegeringer har høj styrke, god korrosionsbestandighed og høj varmebestandighed. I 1950'erne og 1960'erne var hovedfokus på udviklingen af ​​højtemperatur titanlegeringer til flymotorer og strukturelle titanlegeringer til flyskrog.

Titanium er en allotrop med et smeltepunkt på 1668 grader. Den har en tætpakket sekskantet gitterstruktur under 882 grader, som kaldes alfa-titan; den har en kropscentreret kubisk gitterstruktur over 882 grader, som kaldes beta titanium. Ved at udnytte de forskellige karakteristika af de ovennævnte to strukturer af titanium, tilføje passende legeringselementer for gradvist at ændre fasetransformationstemperaturen og faseindholdet, opnås titanlegeringer med forskellige strukturer. Ved stuetemperatur har titanlegeringer tre matrixstrukturer, og titanlegeringer er opdelt i følgende tre kategorier: legering, (+) legering og legering.

Men for at optimere deres mekaniske egenskaber er varmebehandling ofte påkrævet. Varmebehandling er et afgørende trin i behandlingen af ​​titanium og titanlegeringer. Det kan forbedre materialernes ydeevne og øge materialernes stabilitet. Denne artikel vil i detaljer introducere behandling af fast opløsning, stabiliseringsbehandling, udglødningsbehandling og behandling af brintfjernelse i varmebehandlingen af ​​titanlegeringer.

1. Behandling af fast opløsning
Behandling med fast opløsning har til formål at opløse legeringselementerne i titanium og titanlegeringer fuldstændigt for at danne en overmættet fast opløsning og derved forbedre materialets styrke og hårdhed. Processen med fast opløsning omfatter hovedsageligt følgende trin:
Opvarmning af titanium og titanlegeringer til en høj temperatur (over fasetransformationspunktet) og opretholdelse af det i en vis periode gør det muligt for legeringselementerne at blive fuldstændigt opløst. Afkøl hurtigt titanium og titanlegeringer til stuetemperatur for at opnå en overmættet fast opløsning.
2. Stabiliseringsbehandling
Stabiliseringsbehandling bruges hovedsageligt til at eliminere skadelige faser i titanium og titanlegeringer og forbedre materialets plasticitet og sejhed. Stabiliseringsbehandling omfatter hovedsageligt følgende trin: opvarmning af titanium og titanlegeringer til høje temperaturer (over fasetransformationspunktet) og opretholdelse af dem i en vis periode for fuldt ud at opløse de skadelige faser.
Afkøl hurtigt titanium og titanlegeringer til stuetemperatur for at opnå en stabil metallografisk struktur.
3. Udglødningsbehandling
Udglødningsbehandling bruges hovedsageligt til at eliminere indre stress under behandlingen af ​​titanium og titanlegeringer og forbedre materialets plasticitet og sejhed. Udglødningsbehandling omfatter hovedsageligt følgende trin: opvarmning af titanium og titanlegeringer under det kritiske punkt og opretholdelse af dem i en vis periode for at frigøre den indre spænding.
Afkøl langsomt titanium og titanlegeringer til stuetemperatur for at undgå generering af nye indre spændinger.
4. Hydrogen fjernelse behandling
Titan og titanlegeringer absorberer let brint under forarbejdning, hvilket forårsager revner og brintskørhed i materialet. Hydrogenfjernelsesbehandling har til formål at fjerne brint fra titanium og titanlegeringer og forbedre materialets pålidelighed og stabilitet. Hydrogenfjernelsesbehandling omfatter hovedsageligt følgende trin:
Opvarmning af titanium og titanlegeringer til en høj temperatur (over faseomdannelsespunktet) og opretholdelse af det i en vis periode gør det muligt at frigive brint. Afkøl hurtigt titanium og titanlegeringer til stuetemperatur for at forhindre nyadsorberet brint i at trænge ind i materialet.

Kort sagt, behandling af fast opløsning, stabiliseringsbehandling, udglødningsbehandling og behandling af brintfjernelse er alle meget vigtige led i varmebehandlingen af ​​titanium og titanlegeringer. For at opnå titanium- og titanlegeringsprodukter med fremragende egenskaber, skal vi forstå og mestre principperne, metoderne og anvendelsesområdet for disse varmebehandlingsprocesser og vælge den passende varmebehandlingsproces i henhold til den specifikke situation for at forbedre ydeevnen, stabiliteten og materialets pålidelighed.