Kajian tentang pengubahsuaian dan mekanisme unsur B pada struktur mikro plat tahan haus aloi TA15
Plat tahan haus aloi TA15 ialah aloi titanium hampir alfa tinggi setara dengan Al dengan kekuatan tinggi, kestabilan terma yang baik dan kebolehkimpalan, yang digunakan secara meluas dalam pembuatan pelbagai bilah enjin, selongsong, rasuk pesawat, sambungan, panel besar dan kunci lain. komponen struktur. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, beberapa tuangan aloi titanium bagi enjin baharu telah mula menggunakan plat tahan haus aloi TA15. Proses penuangan aloi titanium dijalankan dalam persekitaran vakum, kadar penyejukan adalah perlahan, dan kekonduksian haba aloi titanium adalah lemah, yang menjadikan butiran tuangan kasar, dan struktur kasar tuangan tidak boleh ditapis melalui haba. ubah bentuk, yang secara serius merosot prestasi tuangan aloi titanium. Aloi titanium TA15, sebagai aloi jenis berhampiran, bergantung terutamanya pada unsur stabil Al untuk mengukuhkan aloi dalam larutan pepejal, dan tidak boleh dikuatkan dengan rawatan haba. Oleh itu, satu-satunya cara untuk menambah baik sifat mekanikal tuangan dengan plat tahan haus aloi TA15 adalah dengan menapis bijirin.
Kaedah menambah penapis bijian untuk menapis bijirin digunakan secara meluas dalam proses penuangan aloi aluminium, ferroalloy dan aloi magnesium. Peranan penapis bijirin dalam aloi titanium telah menjadi tumpuan penyelidikan sejak beberapa tahun kebelakangan ini, terutamanya kesan unsur B terhadap struktur mikro dan sifat aloi titanium. Walau bagaimanapun, pada masa ini, kajian mengenai kesan unsur B terhadap struktur mikro dan sifat aloi terutamanya tertumpu kepada TiAl dan TC4 aloi rendah, dan terutamanya mengkaji sifat mekanikal aloi pada suhu bilik. Kesan unsur B pada struktur mikro dan sifat suhu tinggi aloi seperti TA15, yang digunakan terutamanya untuk tuangan tahan suhu tinggi dan haba, belum dilaporkan. Memandangkan perkara ini, dengan menambahkan unsur B pada jongkong TA15, para penyelidik meneroka kesan pengubahsuaian dan mekanisme tambahan agen nukleus heterogen B pada struktur tuangan aloi titanium TA15, dengan harapan dapat memberikan panduan untuk pembangunan proses tuangan aloi titanium.
Bahan yang digunakan ialah jongkong aloi titanium TA15 yang diperoleh daripada lebur arka guna vakum dua kali, dan saiz jongkong ialah Φ140mm × 200mm. Komposisi kimia jongkong telah ditambah mengikut keperluan ujian, kecuali unsur B, dan kandungan unsur utama dan unsur kekotoran adalah selaras dengan keperluan gred TA15 dalam GB/T3620.1-2007.
Bahan mentah yang digunakan untuk penyediaan elektrod plat tahan haus aloi TA15 ialah: span titanium, aloi aluminium molibdenum, aloi aluminium vanadium, span zirkonium, kacang aluminium. Elemen B ditambah kepada elektrod boleh guna dalam bentuk titanium diborida (TiB2). Sebanyak 4 jongkong TA15 telah disediakan dengan kandungan B (pecahan jisim, %) daripada 0, 0.1, 0.15 dan 0.2, masing-masing.
Selepas jongkong dikuliti sehingga tiada kecacatan permukaan, sampel diperoleh pada 1/3 dan 2/3 daripada kedudukan membujur jongkong untuk analisis komposisi kimia. Jongkong dibedah secara membujur untuk memerhatikan ciri-ciri struktur longitudinal. Sampel telah dirawat dan struktur mikro aloi diperhatikan oleh mikroskop. Keputusan ujian menunjukkan bahawa:
(1) Penambahan surih boron pada plat tahan haus aloi TA15 boleh memperhalusi struktur tuang, berkesan menghalang pertumbuhan bijian, dan mengurangkan ketebalan lamelar struktur lamelar, meningkatkan kestabilan struktur lamelar, dengan itu meningkatkan prestasi aloi itu. Tahap penghalusan meningkat dengan peningkatan kandungan B.
(2) Sebagai unsur interstisial, B mempunyai keterlarutan yang sangat rendah dalam fasa, dan sebatian TiB terbentuk semasa proses pemejalan. Oleh itu, unsur B boleh meningkatkan kadar nukleasi tidak seragam untuk mencapai penghalusan butiran melalui penyejukan super komponen. Pada masa yang sama, sebatian TiB boleh memaku sempadan bijian, menghalang pertumbuhan bijirin, dan memperhalusi lagi struktur bijian.
