Contoh Analisis dan Aplikasi Proses Penempaan Alloy Titanium dalam Industri Penerbangan

Contoh Analisis dan Aplikasi Proses Penempaan Alloy Titanium dalam Industri Penerbangan

1. Summarize

Dengan ekonomi negara China, pembangunan sains dan teknologi, industri penerbangan, penerbangan dalam tahun -tahun kebelakangan ini mengantar peluang pembangunan baru, terutamanya dalam projek "pesawat besar" kebangsaan, industri pembuatan penerbangan awam akan menjadi titik pertumbuhan ekonomi baru yang membawa pembangunan pembangunan Ekonomi Negara, mempunyai prospek pembangunan yang luas. Perusahaan Pembuatan Penerbangan Awam Untuk terus meningkatkan sifat maju pesawat, kebolehpercayaan, kebolehgunaan, meningkatkan daya saing pesawat domestik di pasaran antarabangsa, pilihan bahan pembuatan penerbangan lebih dan lebih menuntut; Aloi titanium terutamanya dicirikan oleh graviti khusus kecil, kekuatan yang tinggi, dan pada masa yang sama mempunyai rintangan haba yang baik, rintangan kakisan, untuk menjadi pilihan utama bahan untuk komponen pesawat moden, sangat mengurangkan berat pesawat, dari pesawat, dari pesawat, dari pesawat, dari pesawat, dari pesawat, dari pesawat, dari pesawat, dari pesawat, dari pesawat, dari pesawat, dari pesawat, yang TC4 (Ti-6AL-4V) adalah bahan utama pesawat. 6AL-4V) dan TB6 Titanium aloi pemalsuan dalam aplikasi pembuatan penerbangan.

2.Classification of Titanium Alloy dan Process Forging

Menurut mikrostruktur suhu bilik, aloi titanium boleh dibahagikan kepada tiga jenis: aloi α-jenis, α + β-jenis aloi dan aloi jenis β, yang mana α dan α + β-jenis aloi termoplasticity adalah kelajuan termoplasticity tidak begitu sangat Dekat dengan hubungan antara aloi α dan β-jenis mempunyai penempaan yang baik, tetapi suhu mungkin disebabkan oleh suhu rendah hujan α-fasa. Proses pemalsuan aloi titanium dikategorikan ke dalam penempaan konvensional dan suhu tinggi yang menempa mengikut hubungan antara suhu penempatan dan suhu transisi β.

2.1 Penempatan Konvensional Aloi Titanium

Aloi titanium cacat yang biasa digunakan biasanya dipalsukan di bawah suhu peralihan β, yang dipanggil pemalsuan konvensional. Menurut suhu pemanasan bilet dalam zon fasa (α + β), boleh dibahagikan kepada zon dua fasa atas yang memalsukan dan menurunkan zon dua fasa yang lebih rendah.

2.1.1 Menurunkan zon dua fasa yang lebih rendah

Penempatan zon dua fasa yang lebih rendah pada umumnya dalam suhu transformasi β di bawah 40 ~ 50 ℃ pemanasan dan penempaan, apabila α-fasa utama dan β pada masa yang sama untuk mengambil bahagian dalam ubah bentuk. Semakin rendah suhu ubah bentuk, lebih banyak bilangan fasa α yang terlibat dalam ubah bentuk. Berbanding dengan ubah bentuk zon β, di rantau dua fasa yang lebih rendah dari proses penyambungan semula fasa β secara dramatik dipercepatkan, penghabluran semula pembentukan bijirin β baru bukan sahaja di sepanjang ubah bentuk β bijirin. Batasan dan α lamellae antara interlayer β muncul. Dihasilkan oleh proses ini untuk memalsukan kekuatan tinggi, keplastikan yang baik, tetapi ketangguhan patah dan sifat rayapnya mempunyai potensi yang besar.

2.1.2 zon dua fasa atas

Ia berada dalam titik peralihan fasa β / (α + β) di bawah 10-15 ℃ suhu permulaan penempaan. Organisasi akhir selepas ubah bentuk mengandungi lebih banyak organisasi transformasi β, dapat meningkatkan organisasi sifat -sifat rayap dan ketangguhan patah; supaya kepekaan, kekuatan, kekuatan dan kedua -duanya.

2.2 Suhu Tinggi Memalsukan Aloi Titanium

Juga dikenali sebagai "β forging", dibahagikan kepada dua jenis: yang pertama adalah billet dalam pemanasan zon β, di zon β untuk memulakan dan menyelesaikan proses penempaan; Yang kedua adalah bilet dalam pemanasan zon β, di zon β untuk mula memalsukan, dan mengawal ubah bentuk sejumlah besar ubah bentuk dalam zon dua fasa untuk menyelesaikan proses penempaan, yang disebut sebagai "sub-beta penempaan sub sub -β memalsukan ". Berbanding dengan penempaan zon dua fasa, penempaan β boleh mendapatkan kekuatan rayap yang lebih tinggi dan ketangguhan patah, tetapi juga kondusif untuk peningkatan prestasi keletihan aloi titanium.

2.3 Isothermal mati memalsukan aloi titanium

Proses ini menggunakan superplasticity bahan dan mekanisme rayap untuk menghasilkan pemalsuan yang lebih kompleks, keperluan pemanasan acuan dan dikekalkan dalam lingkungan 760 ~ 980 ℃; Akhbar hidraulik kepada nilai yang telah ditetapkan dari tekanan, kelajuan kerja akhbar oleh ubah bentuk kekosongan rintangan kepada pelarasan automatik. Kerana acuan ditukar kepada pemanasan, jangan gunakan rasuk bergerak yang begitu cepat untuk mengelakkan penyejukan pesat. Pesawat dengan banyak pemalsuan mempunyai ciri-ciri tinggi berdinding nipis dan tulang rusuk, jadi prosesnya telah digunakan dalam pembuatan penerbangan, seperti pesawat domestik TB6 titanium aloi isothermal precision die proses penempaan.

3, TC4 Forgings Defect Analisis dan Peningkatan Proses

3.1 TC4 Menambah kecacatan dan analisis

Sebuah kilang mengikut beacon tc4 memalsukan pengeluaran ujian, ujian beberapa petunjuk penunjuk prestasi gagal, termasuk penunjuk "fraktur tekanan" yang "bertenaga" adalah kurang dari 5 jam, untuk masalah ini, pertama sekali harus dianalisis dari organisasi metalurgi TC4 dan morfologi, Dan kemudian dari proses penempaan untuk mencari sebabnya.

3.1.1 Ciri -ciri Organisasi dan Morfologi TC4 TC4

Aloi titanium TC4 adalah aloi titanium jenis α + β, yang terdiri daripada Ti-6Al-4V, organisasi annealed untuk fasa α + β, yang mengandungi 6? daripada aluminium elemen α-menstabilkan, pengukuhan pengukuhan fasa α untuk meningkatkan kekuatan penstabilan vanadium keupayaan β-fasa adalah kecil, jadi bilangan fasa β dalam organisasi anneal adalah kecil, menyumbang kira-kira 7-10 ?

Aloi TC4 Dalam rawatan haba yang berbeza dan keadaan pemprosesan terma, perkadaran fasa asas α, β, sifat dan morfologi sangat berbeza. Suhu transformasi β aloi TC4 dalam 1000 ℃ atau lebih, jika TC4 dipanaskan hingga 950 ℃, penyejukan udara selepas organisasi transformasi α + β utama organisasi; Seperti yang dipanaskan hingga 1100 ℃, disejukkan udara, ia adalah organisasi fasa β yang sepenuhnya berubah, yang dikenali sebagai organisasi Weiss. Jika pemanasan dan ubah bentuk pada masa yang sama, kesannya lebih jelas, aloi TC4 dipanaskan ke suhu peralihan β di atas, tetapi ubah bentuknya kecil, iaitu pembentukan organisasi Wei. Ciri -ciri organisasinya adalah: keplastikan, ketangguhan kesan lebih rendah, tetapi rintangan rayap yang lebih baik. Jika permulaan suhu ubah bentuk dalam peralihan β di atas, tetapi tahap ubah bentuk cukup besar, maka organisasi dicirikan oleh: penentuan fasa α-fasa sempadan β bijirin sebahagiannya dihancurkan, jalur α-fasa sebahagiannya diputarbelitkan, dikenali, dikenali sebagai organisasi seperti bakul bersih. Dikenakan oleh keplastikan, ketangguhan impak adalah lebih baik daripada organisasi Wei, sama dengan organisasi kristal halus, kegigihan suhu tinggi dan prestasi merayap lebih baik. Jika suhu pemanasan lebih rendah daripada suhu transisi β, dan tahap ubah bentuk adalah mencukupi, iaitu untuk mendapatkan organisasi equiaxial. Ia dicirikan oleh prestasi keseluruhan yang lebih baik, terutamanya kepekaan yang tinggi dan ketangguhan kesan. Sekiranya kawasan fasa α + β di bahagian suhu tinggi ubah bentuk dan penyepuh suhu tinggi pada organisasi hibrid, prestasi komprehensifnya adalah baik.

Dari analisis di atas organisasi metallographic boleh dinilai jika penurunan prestasi TC4, mungkin disebabkan oleh proses penempaan dua pautan:
① Suhu pemanasan terlalu tinggi, mencapai atau melebihi suhu peralihan β;
② Tahap ubah bentuk penempaan tidak cukup besar.

3.1.2 Analisis proses penempaan TC4

Memalsukan suhu pada saiz bijirin β α titanium β dan prestasi suhu bilik adalah dengan peningkatan suhu (peralihan fasa β di atas) saiz bijirin β, manakala pemanjangan dan pengecutan seksyen menjadi lebih kecil, kepekaan berkurangan; Untuk memastikan bahawa pemalsuan TC4 mempunyai prestasi keseluruhan yang baik, harus dipalsukan di bawah suhu peralihan β. Rintangan ubah bentuk aloi titanium lebih tinggi, tetapi kekonduksian terma yang lemah; Memalsukan aliran aloi dan palu berat, ubah bentuk yang terhasil boleh menjadikan bahagian individu penempatan suhu melebihi suhu transisi β, serta ubah bentuk tahap besar, terlalu kecil, dan faktor lain akan menyebabkan saiz bijian, begitu juga bahawa prestasi penurunan. Komprehensif di atas boleh ditentukan pada mulanya boleh menyebabkan TC4 memalsukan sebab -sebab prestasi yang tidak layak: ① Kumpulan pemanasan billet.

① Kumpulan penempatan suhu pemanasan bilet terlalu tinggi, lebih daripada titik peralihan β; ② Memupuk satu masa semasa penempaan, suhu terlalu tinggi, lebih daripada titik peralihan β.

② Memalsukan satu pukulan yang terlalu berat, sehingga satu ijazah ubah bentuk terlalu besar, menyebabkan terlalu panas dan mengumpulkan recrystallization, sehingga penurunan prestasi.

③ Selepas menempuh suhu rawatan haba terlalu tinggi, sehingga suhu penempatan TC4 melebihi titik peralihan β, pembentukan organisasi Wei, mengurangkan prestasi pemalsuan.

3.2 TC4 Parameter Proses Mengubah dan Menguji Hasil

3.2.1 Pemilihan dan Keputusan Parameter Ujian

Untuk analisis di atas, tukar parameter proses penempaan TC4 (Jadual 1) pada masa yang sama ketika menjalin, perhatikan cahaya melanda dengan cepat. (Nota: Saiz Bahan ¢ 50 × 113, Memalsukan Saiz 50 × 65 × 65)

Hasil ujian: Semua petunjuk prestasi adalah berkelayakan, di mana petunjuk "fraktur tekanan" yang "bertenaga" lebih besar daripada 5 jam.

3.2.2 Analisis Keputusan Ujian

(1) Dari suhu relau dan permulaan suhu penempaan, suhu pemanasan tidak terlalu tinggi, walaupun lebih daripada 20 ℃ masih boleh dipalsukan bahagian yang berkelayakan.

(2) Ujian menggunakan satu lampu pukulan tukul yang melanda dengan cepat, menguji prestasi menjalin ke standard, membuktikan bahawa cahaya melanda cepat adalah untuk meningkatkan prestasi pemalsuan adalah faktor penting.

(3) Memalsukan suhu rawatan haba daripada parameter asal untuk mengurangkan 20 ℃, juga boleh menjadi faktor untuk meningkatkan prestasi, kerana dari sudut suhu, jika suhu relau disebabkan oleh sisihan kawalan suhu mencapai 795 ℃, yang melebihi pengeluaran Spesifikasi 780 ℃, akan membawa kepada penurunan prestasi penangguhan.

3.2.3 Pengesahan dan Kesimpulan Hasil Ujian

Untuk mengesahkan hasil ujian, dan dengan pengeluaran ujian (Jadual 2), dalam pemalu masih mengekalkan kaedah pemukulan cahaya dengan cepat; Keputusan ujian penempaan semua petunjuk "patah tekanan patah" yang layak, lebih besar daripada 5 jam.

Uji sebelum dan selepas sifat mekanikal TC4 Titanium aloi pemalsuan lihat di atas (Jadual 3). Melalui ujian menyimpulkan bahawa: dalam pengeluaran pemalsuan aloi titanium TC4, harus mengawal parameter proses penempaan dengan ketat; Pertama sekali, perhatikan penempatan dalam cahaya yang melanda dengan cepat, mengurangkan jumlah ubah bentuk pukulan tukul tunggal, dan kedua, nilai teoretikal post yang memalsukan suhu rawatan haba harus ditetapkan dalam lingkungan 760 ~ 770 ℃ , untuk memastikan kualiti penempatan TC4 memalsukan.

4. Prospek Pembangunan Proses Penempaan Alloy Titanium

Proses pemalsuan aloi titanium digunakan secara meluas dalam penerbangan, industri pembuatan aeroangkasa, proses penempaan isoterma telah digunakan dalam pengeluaran bahagian enjin dan komponen struktur pesawat; Juga semakin banyak oleh automotif, kuasa elektrik dan sektor industri laut dan lain -lain. Di negara -negara asing, pemakaian aloi titanium telah dibangunkan ke tahap yang sangat tinggi, digunakan untuk suhu yang lebih tinggi dari aloi tial dan sebatian intermetallic telah ditekankan, dan banyak penyelidikan; Untuk lebih baik menggunakan bahan -bahan ini, dan pada masa yang sama proses ubah bentuknya juga telah melakukan banyak penyelidikan. Orang juga memberi lebih banyak perhatian kepada kekuatan penyelidikan aloi titanium jenis sub-beta yang lebih tinggi. Penggunaan aloi titanium dan penyelidikan proses penempaan akan kekal sebagai topik hangat.