Mewn awyrofod, dyfeisiau meddygol, gweithgynhyrchu offer diwedd uchel, a meysydd eraill, mae aloi titaniwm wedi dod yn ddeunydd allweddol anhepgor oherwydd ei gryfder rhagorol, ymwrthedd cyrydiad, a phriodweddau ysgafn. Mae perfformiad rhagorol aloion titaniwm yn anwahanadwy o'r rheoliad proses trin gwres manwl gywir a'r trawsnewidiadau strwythurol cymhleth sy'n digwydd yn ystod y broses. Heddiw, byddwn yn ymchwilio i wybodaeth graidd triniaeth wres aloi titaniwm a thrawsnewid meinwe, ac yn datgelu'r cod technegol y tu ôl i'r "metel gofod" hwn.
Cyfraith trawsnewid mecanyddol mewn triniaeth wres o aloion titaniwm
Hanfod triniaeth wres yw arwain trawsnewidiad trefnus strwythur mewnol aloi titaniwm trwy reoleiddio tymheredd a chyflymder oeri. O wresogi i oeri i heneiddio, mae strwythur aloion titaniwm yn destun cyfres o newidiadau cymhleth sy'n pennu priodweddau terfynol y deunydd yn uniongyrchol.
1. Proses Gwresogi: Y "Trio" o Adfer, Recrystallization a Pontio Cyfnod
Pan gaiff ei gynhesu, mae aloion titaniwm fel arfer yn cael eu trawsnewid ar ffurf grisial (pontio rhwng cam a chyfnod) ar yr un pryd, ac os yw'n aloi titaniwm anffurfiedig oer, bydd hefyd yn cael prosesau adfer ac ailgrisialu, sydd gyda'i gilydd yn siapio'r microstrwythur ar ôl gwresogi.
(1) Adfer ac ailgrisialu: atgyweirio'r strwythur anffurfiedig a gwneud y gorau o'r strwythur grawn
Ar ôl gweithio'n oer, mae gan aloi titaniwm nifer fawr o ddiffygion a achosir gan anffurfiad (fel dadleoli a gwag), ac ar ôl gwresogi i dymheredd penodol, bydd "adferiad" yn digwydd gyntaf: ar 450 ~ 640 gradd (mae'r tymheredd adfer yn is na'r tymheredd ail-grisialu), mae rhan o'r straen mewnol yn cael ei ddileu trwy symudiad araf y swydd wag a'r dadleoliad, ond yn y bôn mae siâp grawn y deunydd heb ei newid.
Wrth i'r tymheredd barhau i godi, mae "ailgrisialu" yn dechrau digwydd: mae grawn isoaxial newydd nad yw'n rhydd yn ymddangos yn raddol yn y strwythur anffurfiedig, a bydd y grawn newydd hyn yn disodli'r grawn anffurfiedig yn raddol, gan leihau caledwch y deunydd yn y pen draw ac adfer ei blastigrwydd. Mae nodweddion ailgrisialu gwahanol fathau o aloion titaniwm yn amlwg yn wahanol:
• aloi titaniwm: gallu anffurfiannau oer cyfyngedig, anodd i fireinio grawn trwy anffurfio ac recrystallization;
• aloi titaniwm: gallu anffurfiad oer cryf, a all gyflawni rhywfaint o fireinio grawn trwy ddadffurfiad ac ailgrisialu;
• aloi titaniwm dwplecs: Gyda chymorth anffurfiannau ac recrystallization, gall nid yn unig yn mireinio'r strwythur, ond hefyd yn gwella ymhellach plastigrwydd.
(2) cyfnod pontio i gyfnod: y "switsh tymheredd" o grisial ffurflen
Pan fydd y tymheredd gwresogi yn fwy na → pwynt pontio cyfnod, mae aloion titaniwm yn cychwyn trawsnewidiad grisial o gyfnod i gyfnod. Gan gymryd titaniwm pur fel enghraifft, mae ei dymheredd trawsnewid cyfnod tua 875 ± 5 gradd. Mae'n werth nodi bod perthynas leoliadol Burgers yn parhau'n ddigyfnewid trwy gydol y cyfnod pontio ↔, sy'n darparu sail bwysig ar gyfer strwythur tunadwy aloion titaniwm.
2. Proses Oeri: Mae cyflymder yn pennu meinwe, ac mae meinwe yn pennu perfformiad
Mae cyflymder oeri yn ffactor allweddol sy'n effeithio ar strwythur terfynol aloion titaniwm, ac o dan wahanol gyflymder oeri, bydd aloion titaniwm yn ffurfio morffoleg microstrwythur hollol wahanol, sydd yn ei dro yn dangos eiddo sylweddol wahanol.
(1) Oeri araf: pontio trefnus, gan ffurfio cyfnod sefydlog
Pan fydd yr aloi titaniwm yn oeri'n araf o'r rhanbarth un cyfnod i'r rhanbarth dau gyfnod, mae'r cam yn newid yn raddol i'r cyfnod, ac mae'r ddau yn dilyn perthynas cyfeiriadedd Burgers yn llym: (110) //(0001); [111] //[11₂0] . Mae'r strwythur a ffurfiwyd gan y trawsnewidiad trefnus hwn yn sefydlog iawn, sy'n addas ar gyfer senarios â gofynion sefydlogrwydd deunydd uchel.
(2) Oeri cyflym: cymell cyfnod metasefydlog i baratoi'r ffordd ar gyfer cryfhau
Gall oeri cyflym (fel diffodd dŵr) amharu ar y broses drawsnewid ecwilibriwm o strwythur aloi titaniwm, a all achosi trawsnewidiadau cyfnod martensitig, ffurfiad cyfnod ω diffodd, cynhyrchu cyfnod goruwchlawn, a chadw cyfnod tymheredd uchel gweddilliol. Mae'r cynhyrchion trawsnewid terfynol (megis ′, ", ω, cyfnod supercooled, cyfnod metastable, cyfnod supersaturated) yn bennaf yn dibynnu ar gynnwys elfennau sefydlog yn yr aloi titaniwm, sef y "deunyddiau crai craidd" ar gyfer cryfhau heneiddio dilynol.
3. Trawsnewid heneiddio: cyfnod metastable "trawsnewid" i gyflawni naid perfformiad
Nid yw'r cyfnod metastabl a gynhyrchir gan oeri cyflym yn sefydlog, a bydd yn newid yn raddol i gyfnod ecwilibriwm yn ystod y broses heneiddio, ynghyd â dadelfeniad cyfnod metastabl, dadelfeniad cyfnod supersaturated ac adweithiau eraill. Y broses hon yw'r rheswm sylfaenol pam y gall aloion titaniwm wella cryfder a chaledwch trwy driniaeth wres, ac mae hefyd yn gyswllt allweddol wrth drawsnewid aloion titaniwm o "ffurf sylfaenol" i "ffurf perfformiad uchel".
4. Cyd-ddadansoddi a thrawsnewid: y "lladdwr plastig" y mae angen bod yn wyliadwrus ohono
Mae trawsnewidiad ewtectig aloion titaniwm i'w gael yn gyffredin mewn aloion sy'n cynnwys elfennau sefydlog o ditaniwm ac aloion ewtectig cyflym, sydd fel arfer yn arwain at ostyngiad yn blastigrwydd y deunydd, nad yw'n dda ar gyfer perfformiad prosesu a gwasanaeth y deunydd. Fodd bynnag, trwy driniaeth isothermol o'r meinwe ar ôl trawsnewid ewtectig, gellir ei drawsnewid yn feinwe nad yw'n lamellar o faint Bain, sy'n lleddfu'r broblem o ddirywiad plastigrwydd i raddau.
5. Straen-Trawsnewid Cyfnod Anwythol: Datgloi "Newid Cyfnod-Plastigedd Anwythol"
Bydd y cyfnod metastabl yn trawsnewid yn martensitig (ee, martensitig hecsagonol ′, orthorhombig martensitig ") o dan straen neu straen, proses a elwir yn straen -drosglwyddiad cyfnod a achosir gan straen. Gall y trawsnewid hwn gynhyrchu effaith plastig a achosir gan "drawsnewid cyfnod", sy'n gwella'n sylweddol y gyfradd elongation a straen o aloion titaniwm ar gyfer cymhwyso aloeon titaniwm, ac mae'n darparu perfformiad gwarantau aloi titaniwm o dan senarios cymhleth. rhannau strwythurol awyrofod).
