Astudio ar fecanwaith dylanwad gwahanol strwythurau anelio ar briodweddau effaith ddeinamig aloi titaniwm tc4
Mae "cod genetig" aloi titaniwm TC4 fel aloi titaniwm math A+B clasurol, "mantais genetig" ti -6 ai -4 V (TC4) yn dod o'r gymhareb berffaith o alwminiwm a vanadium. Mae 6% o'r elfen AI yn gwella cryfder aloi fel sgerbwd dur, ac mae 4% o'r elfen V yn gwella caledwch fel ffibrau elastig. Mae'r strwythur dau gam hwn yn dangos cydbwysedd cain ar dymheredd yr ystafell: mae'r cam A (strwythur HCP) yn darparu cefnogaeth cryfder, ac mae'r cam B (strwythur BCC) yn rhoi gallu dadffurfiad. Mae'r ddau yn gweithio gyda'i gilydd i adeiladu sbectrwm perfformiad unigryw o "galedwch a hyblygrwydd".
"Ffugio deddfau" y broses anelio
Y grefft o newid cyfnod yn ôl rheolaeth tymheredd
Yn yr ystod tymheredd anelio o radd 750-950, mae TC4 yn perfformio drama newid cyfnod cain. Pan fydd y tymheredd yn codi i bwynt trosglwyddo cyfnod B (tua 995 gradd), mae'r cyfnod cynradd A yn dechrau "toddi" i ranbarth y cyfnod B, a gall oeri cyflym "rewi" y strwythur tymheredd uchel.
Mae data arbrofol yn dangos, ar ôl anelio ar 950 gradd ac oeri dŵr, y gall cynnwys y cyfnod B gyrraedd 35%, tra bod anelio ar 750 gradd yn cadw cyfnod 12% B yn unig (Ffynhonnell Data: Nodweddu Deunyddiau 2020).
Gêm amser a gofod cyfradd oeri
Oeri ffwrnais (<10℃/min): B phase decomposes into coarse large lamellar a (>5um), forming typical Widmanstätten structure Q Air cooling (50-100℃/min): medium-speed cooling promotes fine needle-like a phase (1-3um) interweaving with residual B phase Water cooling (>200 gradd /mun): ar unwaith mae "rhewi cyflym" yn cynhyrchu cyfnod B metastable a martensite a '(<0.5um)
"Battlefield Record" o berfformiad effaith ddeinamig
Trwy Brawf Bar Pwysau Hopkinson (cyfradd straen 103-10 s -1), darganfuwyd: Tarian anodd strwythur-oeri ffwrnais
The coarse lamellar a phase builds a "maze-like" anti-crack network; The crack extension work is as high as 85J/cm2. However, excessive a phase (>8um) yn achosi crynodiad straen lleol ac yn achosi methiant cynnar.
Arfwisg cytbwys strwythur aer-oeri
Mae'r cyfnod 2-3 um fine nodwydd a a b yn ffurfio "strwythur concrit brics";
Cyflawni'r cydbwysedd gorau rhwng cryfder (cryfder cywasgol 1350mpa) a chaledwch (gwaith estyniad crac 72J/cm2), ac mae'r gromlin gywasgu ddeinamig yn dangos nodweddion cryfhau dau gam nodweddiadol,
Arfwisg strwythur-anhyblyg wedi'i oeri â dŵr
Mae'r cyfnod Martensite A yn dod â'r caledwch uchaf (HV 405), ond mae'r ffin gyfnod brau yn achosi i'r egni effaith ostwng yn sydyn i 45J/cm2. Mae'n hawdd cynhyrchu bandiau cneifio adiabatig cyflym yn ystod yr anffurfiad, ac mae nifer fawr o ficrocraciau i'w cael yn y microstrwythur ar hyd ffin y cyfnod B.
"Dewis craff" ar gyfer cymwysiadau peirianneg
Mewn rhannau sy'n destun effaith amledd uchel, megis llafnau injan awyrennau, argymhellir defnyddio triniaeth oeri aer (sefydliad cyflwr deuol A+B), a all gyrraedd cryfder cynnyrch deinamig o 1250MPA wrth gynnal straen torri esgyrn 8%. Ar gyfer cymalau artiffisial a golygfeydd eraill y mae angen gwrthsefyll gwisgo a chyrydiad arnynt, gall y sefydliad A wedi'i oeri â ffwrnais (maint grawn 9) ynghyd â gweddillion cyfnod 12% B ddarparu'r perfformiad cynhwysfawr gorau i effaith blinder.
Yr ymchwil ddiweddaraf a ddarganfuwyd (Deunyddiau Natur 2023) bod y sefydliad trosglwyddo parhaus o'r wyneb yn nano cyfnod (<100nm) to the core micron phase is constructed inside TC4 through a gradient annealing process, which can increase the dynamic impact energy absorption efficiency by 40%. This "bionic armor" structure imitates the shell structure of crustaceans and points the way for the design of a new generation of impact-resistant titanium alloys.
Casgliad:
Yn y byd cynnil o ficrostrwythur, mae pob addasiad o'r broses anelio yn ailraglennu'r priodweddau materol. Trwy feistroli cod newid cam aloi TC4 Titaniwm, gallwn "addasu" arfwisg amddiffyn effaith unigryw ar gyfer gwahanol senarios cais, gan ganiatáu i'r metel hudol hwn barhau i ysgrifennu chwedlau o dan amodau gwaith eithafol.
