Studie om effekten av Si-element på den termiska stabiliteten hos titanlegeringar

Effekterna av Si på den termiska stabiliteten hos tre binära TiSi-legeringar med olika Si-innehåll undersöktes genom att utföra termiska exponeringsexperiment vid olika temperaturer under 100 timmar och karakterisera legeringarnas termiska stabilitet genom mekaniska egenskaper. Resultaten visar att under de experimentella förhållandena ökar tillsatsen av Si-element legeringarnas draghållfasthet, och ju högre Si-halten är, desto högre hållfasthetsförbättring: under den termiska exponeringsprocessen, när den termiska exponeringstemperaturen är högre än 450 grad visar draghållfastheten hos Ti-Si-legeringar en minskande trend, och de visar den sämsta termiska stabiliteten efter 500 grader /100 timmars termisk exponeringsbehandling, bland vilka förlängningen av Ti-0.4 Si-legeringar minskar till 28,0 %. TiSi, som bildas genom diffusion och dimerisering av Si-element, är den huvudsakliga faktorn som påverkar den termiska stabiliteten hos Ti-Si-legeringar.
Titanlegeringar används ofta inom flyg-, petrokemiska, biomedicinska och andra områden på grund av deras höga hållfasthet, låga densitet och goda korrosionsbeständighet. En stor del av titanlegeringar är titanlegeringar av hög temperatur, som huvudsakligen används för att tillverka flygmotordelar som bladskivor och blad, som är viktiga för att förbättra dragkraft-till-vikt-förhållandet för flygplan. För närvarande är applikationstemperaturen för mogna högtemperatur titanlegeringar huvudsakligen vid 600°C, och högtemperatur titanlegeringarna som utvecklats av olika länder är huvudsakligen Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si titan av nästan alfa-typ legeringar, typiska för dessa är IMI834 i Storbritannien, Ti-1100 i USA, BT36 från Ryska federationen, samt Kinas Ti-600, Ti-60 legeringar och så vidare.
Under inverkan av höga temperaturer förändras legeringsorganisationen, vilket framgår av förändringar i organisationen och fällningarnas morfologi. Termisk stabilitet kan användas för att karakterisera en legerings förmåga att bibehålla sina egenskaper vid höga temperaturer, och bestämmer vid vilken temperatur legeringen kan användas. Olika legeringselement har olika effekter på termisk stabilitet, så det är nödvändigt att välja lämpligt legeringselement. si är ett oumbärligt element i högtemperatur titanlegeringar på grund av dess unika roll i krypmotstånd. För närvarande innehåller högtemperatur titanlegeringar med en temperatur på 400 grader och framför allt Si, och Si-halten i brittiska IMI834 titanlegeringen har till och med nått 0,5 %, medan Si-halten i Kinas TG6 hög temperatur titanlegering har också nått 0,4%. Men enligt Seagles forskning är Si ett eutektiskt B-stabilt grundämne, som spelar en roll för att stärka fast lösning och även fälls ut i form av silicider i titanlegeringsmatrisen eller korngränserna, vilket ändrar deformationsbeteendet hos legeringen och påverkar dess termiska stabilitet. TA1, Ti-0.2Si och Ti-0.4Si-legeringar användes som forskningsobjekt för att studera effekten av Si-element på deras termiska stabilitetsprestanda, för att klargöra effekten av nederbördsbeteende hos Si-element på termisk stabilitet under termisk exponering.
Slutsats
(1) Si-element kan förfina kornen av Ti-Si-legering och har en uppenbar stärkande effekt på legeringen. Med ökningen av Si-innehållet minskar kornstorleken hos Ti-Si-legeringar avsevärt, hållfastheten ökar avsevärt och plasticiteten minskar; styrkan hos Ti-0.2Si och Ti-0.4Si-legeringar ökar först och minskar sedan i processen för termisk exponering, medan styrkan hos Ti-0.4Si-legeringar minskar avsevärt, och båda legeringarna är sämst vad gäller plasticitet efter termisk exponering vid 500 grader i 100 timmar. Styrkan hos Ti-0.4Si-legeringar minskar avsevärt efter termisk exponering, och plasticiteten hos Ti-0.4Si-legeringar är sämst efter termisk exponering.
(2) Ti-0.2Si och Ti-0.4Si-legeringar är huvudsakligen TiSi-faser som fälls ut efter termisk exponering. Förspänningsdiffusionen av Si-element under värmeexponeringsprocessen är huvudorsaken till bildandet av TisSi, fas, och den gradvis växande TiSi-fasen är huvudorsaken till ökningen av legeringshållfastheten och minskningen av plasticiteten. Vid termisk exponering över 500°C leder den växande agglomererade TiSi-fasen till en minskning av koordinationen av korngränser, vilket resulterar i en minskning av styrkan hos Ti-Si-legeringar.
(3) Storleken och fördelningen av TisSi;fasen påverkar legeringens styrka och plasticitet. Påverkas av kornstorleken och Si-atominnehållet, TiSi, fas i Ti-0.2Si och Ti-0.4Si-legeringar i storlek och fördelning av en signifikant skillnad, främst i Ti{{5} }.4Si-legeringsutfällning vid korngränserna, medan i Ti-0.2 fälls Si-legeringar inom korn- och korngränserna ut.