Puhtaalla titaanilla on hyvä suorituskyky alhaisissa lämpötiloissa, erinomainen korroosionkestävyys, alhainen tiheys ja monet muut erinomaiset ominaisuudet, ja sillä on suuri määrä sovelluksia lääketieteen alalla, offshore-tekniikassa, öljytekniikassa ja monilla muilla aloilla. Puhtaan titaanin kiderakenne on tiiviisti pakattu kuusikulmainen, liukujärjestelmä rakenteessa on vähemmän ja epäsymmetriaa on helppo muodostaa venytettynä. Puhtaan titaanin mekaanisista ominaisuuksista Tao Zhijun et al. tutki kaupallisen puhtaan titaanin veto- ja puristusplastisen muodonmuutoksen käyttäytymistä ja mekanismia, selvitti puhtaiden titaanirakeiden orientaatiojakauman ja analysoi puhtaan titaanin veto- ja puristusplastisen muodonmuutoksen päämekanismia. Shi Xiaohui et ai. tutki karkearaeisen TA2 puhtaan titaanin kvasistaattista vetokäyttäytymistä ja mekanismia, ja tulokset osoittivat, että pääasiallinen syy TA2:n korkeaan muodonmuutoskykyyn oli raekarkeus, ja raekoon lisääminen lisäisi kaksosten aktiivisuutta muodonmuutoksen aikana. Kaksoisraja voi jakaa rakeen, vähentää dislokaatioliukuetäisyyttä, estää sijoiltaan liukumista ja lisätä materiaalin lujuutta.
Tässä artikkelissa valssatun ja hehkutetun TA1 puhtaan titaanilevyn mikrorakenne ja makroskooppiset mekaaniset ominaisuudet karakterisoitiin ja analysoitiin sekä muodonmuutosprosessin ja rakenteen välinen vastaava suhde kuvattiin, jotta saataisiin viitettä tekniikan käytännön soveltamiseen. materiaalia.
1. Kokeellinen materiaali ja menetelmät
Tässä kokeessa valittu materiaali on TA1 puhdasta titaanilevyä 700 asteen × 1 h/ ilmajäähdytteisen hehkutuksen jälkeen, jonka tarjoaa Xinjiang Xiangrun New Material Technology Co., LTD. Materialisoitunut materiaali voidaan jakaa: W (Fe)=0,013%, w (C)=0,017%, w (N)=0,005%, w (K) )=0,001%, w (O)=0,029%, Ti:n oikaisu. Vetonäyte oli valssaussuunnassa (RD-suunta), ja vetokoe suoritettiin GBT 228:lla.1-2010 "Metallimateriaalien vetokoe Osa 1: Testausmenetelmä huoneenlämpötilassa". Metallografiaa tarkkailtiin OLYMPUS-optisella mikroskoopilla, elektronien takaisinsirontadiffraktiota (EBSD) ja murtuman morfologiaa mitattiin Zeiss SUPRA 55 -kenttäemissiopyyhkäisyelektronimikroskoopilla, röntgendiffraktiota mitattiin Empyrean-röntgendiffraktometrillä ja suurentunutta kudosta havaittiin. ja kuvattu Tecnaig-transmissioelektronimikroskoopilla. INSTRON-testauskonetta käytettiin vetolujuuden testaamiseen huoneenlämpötilassa.
2. Kokeiden tulokset ja keskustelu
2.1 Mikrorakenne
TA1:n puhtaan titaanilevyn mikrorakenne, levyn metallografisella mikrorakenteella on ilmeisiä puhtaan titaanirakenteen ominaisuuksia, mikrorakennetta hallitsee tasa-akselinen faasi, ja ekviaksiaalisen faasin välissä on jälkeä kiteiden välisestä faasista. Onko röntgendiffraktiokuvio, voidaan havaita, että diffraktiohuiput ovat vaihe, jossa (101¯0), (0002), (101¯1) kolmen kidetason indeksin diffraktiohuipun intensiteetti on suurempi. Vastaavalle EBSD-mikrorakenteelle ja napadiagrammille tulokset osoittavat, että -titaani, jolla on tiiviisti pakattu kuusikulmainen rakenne, on 99,2 %, kun taas -titaani, jolla on vartalokeskeinen kuutiorakenne, on 0,8 %, raekoko on 50-60 μm , ja -titaanin ja -titaanin välillä on Burger-suhde. Analysoimalla (101¯0) ja (0002) napadiagrammia voidaan saada aikaan, että pohjatason rakenne on vahva maksimiarvolla 6,85 ja kulma ND-suunnan (levyn poikittais) ja rakeen välillä on pieni. , joka voidaan saada levyn {101¯0} lieriömäisellä tekstuurilla, ja levyllä on vahva rakenne RD-suunnassa (rullaussuunta).
2.2 Vetoanalyysi
TA1 puhtaan titaanilevyn vetoprosessikäyrä voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen. Ensimmäinen vaihe on alkuvaihe. Tässä vaiheessa vetonäytteen plastinen muodonmuutos on pääasiassa liukumista, ja syntyy pieni määrä sijoiltaan, ja vetokäyrä on tasainen. Toinen vaihe on vahvistusvaihe, jossa raerajajännitys rakenteessa on suurempi kuin jännitys kriittisessä kaksoisosassa ja plastiseen muodonmuutokseen osallistuvat yhdessä kaksoiskappale ja liukuminen. Koska kaksoisraja voi jakaa jyvän, dislokaation liukupituus pienenee, dislokaatioliike estyy ja näytteen yleinen jännityskovetusvaikutus lisääntyy, mikä on tärkein syy venymän kovettumisnopeuden nopeaan laskuun. . Vetoprosessin siirtyessä kolmanteen kaulautumisvaiheeseen kudoksessa on suuri määrä kaksosia, vahvistava vaikutus alkaa heikentyä ja jännityskovetusvaikutus alkaa heikentyä. Koska kudoksessa on tällä hetkellä suuri määrä kaksosia, jännityskovettumisen vähenemisnopeus on pienempi kuin alkuvaiheessa.
2.3 Vetonäytteiden fyysinen vertailu
Verrattuna alkuperäiseen näytteeseen venytyksen jälkeen, on todettu, että vetoisella näytteellä on merkittävä, noin 2,5 mm:n venymä, koska puhtaalla titaanilla on hyvä plastisuus, tuloksena oleva murtuma on pääasiassa sitkeä murtuma, sitkeällä murtolla on ilmeinen plastinen muodonmuutos makromorfologiassa ennen murtumaa sitkeä murtuma on hidas repeytymisprosessi, mikä johtuu siitä, että kudoksen halkeamien muodostumisen jälkeen Halkeamien leviäminen vaatii jatkuvaa energiankulutusta. Vetojännityksen vaikutuksesta kudoksen mikrohuokoset yhdistyvät toisiinsa muodostaen mikrohalkeamia, minkä jälkeen halkeamat jatkavat laajenemistaan, mikä johtaa näytteen murtumiseen.
2.4 Murtuman sijainnin mikromorfologia
Kun vetonäyte on murtunut, suuri määrä kaksosia ilmaantuu mikrorakenteeseen ja metallografiseen rakenteeseen murtumiskohtaan (asento A), ja organisaation tasaakselisen vaiheen koko pienenee. Tämä johtuu siitä, että levyrakenteen rakeet rikkoutuvat venytysprosessin aikana. Ulkoisen voiman vaikutuksesta tasaakseliset rakeet vääntyvät ja tuhoutuvat ja venyvät ulkoisen voiman suuntaan. Twinning tapahtuu aluksi paikallisesti, ja ystävyys lisääntyy ja tiheys kasvaa muodonmuutoksen lisääntyessä. Kaksosten muodostuminen johtuu leikkauksesta pitkin (101¯2) kidetasoa, kun kantarakeen kohdistuu c-akselia vastaan kohtisuorassa puristusvoima tai c-akselin suuntainen vetovoima, eli rake pyörii suunnan ympäri. c-akselilta<101¯0>, ja sitten muodostuu uusi suuntautunut rake.
Kaksoispoistolla on suuri vaikutus metallilevyn mekaanisiin ominaisuuksiin, ja sillä on suuri vaikutus myös raekokoon, joka heijastuu pääasiassa hienorakeiseen. Kun kaksosten lukumäärä saavuttaa tietyn arvon, varhaisimpaan kaksoskiteeseen muodostuu toissijaisia kaksosia. Kun kaksosten lukumäärä kasvaa edelleen, kaksosten ja raeraajan välillä sekä kaksosten välillä tapahtuu synnytystä, ja kaksosraja leikkaa jyviä (asento B), jolloin raekoko pienenee. ja ohentava vaikutus organisaation jyviin.
2.5 Vetomurtuman mikrorakenne
Vetonäytteiden mikrorakenne koostuu pääasiassa kuoppista. Näytteen vetoprosessin aikana nopean venymisen aiheuttama epäsopivuus tai kudoksen dislokaatiosta johtuva jännityskonsentraatio johtaa mikrohuokosten nukleoitumiseen. Venytyksen edetessä dislokaation hylkimisvoima vähenee nopeasti ja työntyy sitten mikrohuokosiin, mikä johtaa dislokaatiolähteen uudelleenaktivoitumiseen ja uusien dislokaatioiden muodostumiseen, jotka tulevat jatkuvasti mikrohuokosiin ja saavat mikrohuokoset kasvamaan. . Suuri määrä mikrohuokosia kerääntyy lopulta murtumakohtaan ja jättää jälkiä muodostaen kuoppia [5]. Lisäksi koska puhdasta titaania sisältävässä TA1-näytteessä on venytysprosessin aikana kaksoset ja kaksoisraja estää dislokaatioliikettä, kudoksessa olevista kaksosista ja kaksoisrajan jaetuista rakeista tulee uusia muodonmuutosyksiköitä ja uusi deformaatio. yksiköt kehittyvät vähitellen murtumisyksiköiksi venytys-murtumisprosessin aikana, mikä johtaa pienempiin kuoppiin TA1 puhtaan titaanilevyn murtuessa. Kuopan koko on myös yksi materiaalin tasaisen muodonmuutoksen ominaisuuksista.
3. Loppuhuomautukset
(1) TA1 puhtaan titaanilevyn mikrorakennetta hallitsee tasaakselinen faasi, ja tasaakselisten faasien välissä on jälki kiteiden välisestä faasista. Röntgendiffraktion diffraktiohuiput ovat kaikki vaiheita. EBSD-analyysi osoittaa, että tiiviisti pakatun kuusikulmaisen rakenteen titaani on 99,2 % ja vartalokeskeisen kuutiorakenteen titaani on 0,8 %, mikä saadaan napadiagrammista. ND-suunnan ja rakeen välinen kulma on pieni ja levyn rakenne on vahva RD-suunnassa.
(2) Vetoprosessi Vetoprosessi voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen: alkuvaihe, vahvistusvaihe, kaulan supistumisvaihe;
(3) Vetonäytteiden murtumismorfologia koostuu pääasiassa kuoppista.
