Recherche sur le processus de traitement thermique des plaques en alliage de titane

Le titane, en tant que matériau structurel résistant à la corrosion, est largement utilisé dans l'aérospatiale, la pétrochimie, la production de sel, l'impression et la teinture, l'industrie pharmaceutique, l'alimentation, le dessalement de l'eau de mer, etc. Cependant, à haute température et à forte concentration de chlorure, la corrosion caverneuse se produit dans l'état pur. titane, ce qui affecte la durée de vie. Afin de résoudre le problème de la corrosion caverneuse du titane pur à haute température et à forte concentration de chlorure, les gens ont développé un nouveau type d'alliage de titane --- Ti-0.2Pd. L'alliage a la capacité de résister à la corrosion localisée dans les milieux réducteurs et les chlorures concentrés chauds, mais en raison de l'ajout de palladium, un métal précieux, le coût est élevé, de sorte que son application a été limitée. au milieu des années -1970, la société américaine Titanium Metals Corporation a développé l'alliage Ti-0.3Mo-0.8Ni. L'alliage est un alliage de titane presque de type, a une bonne résistance à la corrosion caverneuse à haute température, une concentration élevée de chlorure, peut remplacer partiellement le coût plus élevé du Ti-0. L'alliage 2Pd [3-4], a été inclus aux États-Unis, au Royaume-Uni, en Russie, au Japon, en France, en Allemagne, etc. La norme et mise en production industrialisée.
Dans les années 1980, la Chine a commencé à traiter les matériaux en alliage Ti-0.3Mo-0.8Ni et à appliquer la recherche, mais a également inclus dans nos normes (correspondant au TA10 de la Chine), et dans le titane pur, un environnement de corrosion caverneuse peut apparaître. Par exemple, en mars 1985, il a été appliqué à la chambre de chauffage de la production de sel sous vide dans la mine de sel de Xiangli, et en avril 1986, il a été appliqué à la chambre de chauffage du réservoir d'évaporation de chlorure de magnésium de la ferme de sel de Tanggu. Nanjing Baotai Special Materials Company a entrepris la commande de matériaux composites en titane et en acier pour une unité de production d'engrais potassiques à l'étranger. Le revêtement en matériau composite est une feuille d'alliage de titane TA10 de 3 mm d'épaisseur. Selon la norme GB/T3621-2007 « plaques de titane et d'alliage de titane », la plaque conventionnelle doit répondre aux exigences de la classe A, l'allongement à la rupture peut atteindre 18 %, tandis que la plaque suivante utilisée pour le soudage par explosion doit répondent aux exigences de la classe B, l'allongement à la rupture doit atteindre plus de 25 %. Pour le processus composite d'explosion des exigences de plasticité des plaques en alliage de titane, peut être utilisé comme matière première pour la production de plaques d'éponge en titane de faible dureté 0, afin de réaliser le processus ultérieur sur les exigences d'indice de plasticité, mais cela augmentera inévitablement le coût des matières premières. . Cette expérience utilise une éponge de titane de grade 2 comme matière première pour préparer la tôle en alliage de titane TA10, à travers l'étude de différents systèmes de traitement thermique sur l'organisation et les propriétés de la tôle en alliage de titane TA10, pour explorer le système de traitement thermique approprié, en vue d'obtenir le indice de plasticité pour répondre aux exigences du processus composite d'explosion ultérieur Feuille d'alliage de titane TA10.

1 expérience

1.1 Les matériaux expérimentaux ont utilisé 2 éponges de titane, un alliage intermédiaire nickel-molybdène, après deux fusions d'autoconsommation sous vide pour préparer un lingot d'alliage de titane TA10 de diamètre 560 mm, sa composition chimique est indiquée dans le tableau 1. lingot par forgeage billette, fraisage, meulage et autres processus fabriqués à partir de brames laminées à chaud, puis dans le laminoir 1680 par deux feux laminés en une plaque de 3,0 mm d'épaisseur. Figure 1 pour les photographies métallographiques de la plaque d'alliage de titane TA10 à l'état laminé, l'organisation de sa déformation à l'état de laminage en bande très fine. Le tableau 2 montre les propriétés mécaniques à température ambiante de la tôle d'alliage de titane TA10 à l'état laminé.

1.2 Test de traitement thermique à l'aide d'un four à résistance SX2-2.5-10, erreur de température ± 5 degrés C. L'alliage de titane TA10 est un alliage presque de type, la vitesse de refroidissement a peu d'effet sur son organisation et ses propriétés, la température de recuit doit généralement être choisie en dessous du point de transition de phase + / de 120-200 degré C. La température du point de transition de phase + / de point de transition de phase + /. Par conséquent, les échantillons de traitement thermique ont été découpés sur des plaques d'alliage de titane TA10 laminées à chaud de 3,0 mm d'épaisseur et recuits à différentes températures, les températures de recuit étaient de 550, 600, 650, 700, 750 et 800 degrés, le temps de maintien était de 30 minutes et la méthode de refroidissement. était refroidi par air. Des échantillons ont été prélevés sur les plaques recuites pour l'observation de la microstructure et les tests de propriétés mécaniques afin d'explorer la température de recuit appropriée. À la température de recuit, traitement de recuit avec différents temps de maintien, les temps de maintien étaient respectivement de 15, 30, 60, 120, 180 minutes, prélever des échantillons pour observer la microstructure de la plaque après recuit pendant différents temps et tester les propriétés mécaniques, et enfin obtenir le système de traitement thermique approprié.

2 Résultats et discussion

2.1 L'effet de la température du traitement thermique sur l'organisation et les propriétés mécaniques de la tôle laminée à chaud en alliage de titane TA10 par différentes températures d'isolation de 30 minutes et un traitement de recuit de refroidissement à l'air des propriétés mécaniques et de la microstructure à température ambiante sont présentés dans le tableau 3 et la figure 2. comme on le voit dans Tableau 3, plaque en alliage de titane TA10 par traitement de recuit de 550 degrés × 30 min/AC, provoquée par le phénomène de durcissement du traitement de la résistance de la haute résistance et de la plasticité du phénomène des pauvres n'est pas éliminée. Élimination; entre 550 et 650 degrés, avec l'augmentation de la température de traitement thermique, le phénomène de durcissement du traitement des plaques est progressivement éliminé, la résistance à la traction progressivement réduite, la plasticité légèrement améliorée ; entre 650 et 700 degrés, la résistance de la tôle laminée à chaud est presque inchangée, tandis que la plasticité est considérablement améliorée ; entre 750 et 800 degrés, la résistance à la traction de la tôle laminée à chaud reste inchangée, tandis que l'allongement après rupture diminue et la plasticité de la plaque se détériore. Comme le montre la figure 2, la plaque en alliage de titane TA10 à 700 degrés en dessous du processus de récupération principal, l'organisation de la déformation par roulement de l'organisation en forme de bande, lorsque la température de traitement thermique augmente à 700 degrés, la nucléation par recristallisation et la croissance des grains se produisent . Température de traitement thermique de 750 degrés, la recristallisation est pratiquement terminée, la grande majorité de l'organisation pour la phase isométrique la plus fine, mais il existe encore un petit nombre d'organisations de déformation en bandes. Lorsque la température du traitement thermique atteint 800 degrés, certains grains poussent anormalement et l'organisation est grossière. Par conséquent, afin que la tôle laminée à chaud en alliage de titane TA10 réponde aux exigences du processus composite d'explosion en matière de plasticité de la plaque, la température de traitement thermique appropriée doit être sélectionnée entre 700 et 750 degrés.

2.2 L'effet du temps de maintien sur l'organisation et les propriétés mécaniques de la plaque selon l'expérience de température de traitement thermique a sélectionné une température de traitement thermique de 750 degrés, les propriétés mécaniques de la plaque après traitement thermique de différents temps de maintien à cette température sont indiquées dans le tableau. 4, la microstructure est représentée sur la figure 3. Le tableau 4 montre que lorsque la température de chauffage est de 750 degrés, avec la prolongation du temps de maintien, la résistance à la traction de la plaque en alliage de titane TA10 ne varie pas beaucoup, entre 5 et 10 MPa. le temps de maintien de 5 ~ 10MPa, la résistance à la traction de la plaque en alliage de titane TA10 n'est pas très grande. ~ 10 MPa, temps d'isolation dans un intervalle de 15 ~ 60 min, allongement de la plaque à la rupture avec une prolongation du temps d'isolation considérablement plus grand, la plasticité s'améliore ; et lorsque le temps d'isolation est supérieur à 60 minutes, l'allongement de la plaque à la rupture présente une réduction plus évidente, la plasticité se détériore progressivement. Comme le montre la figure 3, la plaque en alliage de titane TA10 à 750 degrés après un traitement de recuit de 15, 30, 60, 120, 180 minutes, l'organisation depuis l'organisation initiale de la déformation par laminage de la bande, la recristallisation, la nucléation et la croissance des grains, lorsque le temps de maintien est de 30 minutes. , la recristallisation est pratiquement terminée (voir Figure 3b), lorsque le temps de maintien atteint 60min, la recristallisation de l'ensemble, l'organisation est isotrope fine et uniforme, et la plasticité est bonne ; lorsque le temps de maintien est supérieur à 60 minutes, la plaque présente une réduction plus évidente de l'allongement après rupture, la plasticité se détériore progressivement. L'organisation est fine et uniforme en phase isométrique (voir Figure 3c). À mesure que le temps d'isolation continue de s'allonger, la structure de déformation et d'autres facteurs entravant l'élimination de la croissance des grains, quelques joints de grains spéciaux migrent rapidement [11], certains grains recristallisés se développent anormalement et l'organisation devient progressivement grossière.

En résumé, le traitement de recuit des tôles laminées en alliage de titane TA10 doit atteindre une certaine température afin de répondre efficacement pour obtenir une meilleure organisation et performances. Comme dans un traitement de recuit à 750 degrés, on peut obtenir une organisation équiaxiale et une bonne plasticité, lorsque la température continue d'augmenter, lorsque la résistance augmente, l'allongement diminue. Le traitement de recuit des plaques en alliage de titane TA10 doit également être contrôlé lorsque le temps de maintien, sinon en raison de la croissance des grains recristallisés, affectera la plasticité du matériau.

3 Conclusion

(1) Lorsque la température de traitement thermique atteint 600 degrés, l'organisation de la plaque en alliage de titane TA10 peut obtenir une bonne réponse, mais la plasticité est médiocre. Si vous avez besoin d'obtenir une meilleure plasticité pour répondre aux exigences de l'utilisation de plaques de titane pour les composites explosifs, vous devez effectuer un traitement thermique à une température plus élevée (700 ~ 750 degrés). (2) Lorsque la température de traitement thermique est certaine, le temps de maintien a peu d'effet sur la résistance de la plaque en alliage de titane TA10, mais la plasticité a un effet significatif. (3) Pour une tôle laminée à chaud en alliage de titane TA10 de 3 mm d'épaisseur, après un traitement de recuit de (700 ~ 750) degrés × (30 ~ 60) min/AC, vous pouvez obtenir une phase équiaxiale plus uniforme et de meilleures propriétés mécaniques complètes, pour répondre aux utilisation de plaques de titane pour les besoins en composites explosifs.