Undersøgelse af effekten af ​​Si-element på den termiske stabilitet af titanlegeringer

Virkningerne af Si på den termiske stabilitet af tre TiSi binære legeringer med forskellige Si-indhold blev undersøgt ved at udføre termiske eksponeringseksperimenter ved forskellige temperaturer i 100 timer og karakterisere legeringernes termiske stabilitet ved mekaniske egenskaber. Resultaterne viser, at under de eksperimentelle forhold øger tilsætningen af ​​Si-element legeringernes trækstyrke, og jo højere Si-indholdet er, desto højere styrkeforøgelse: under den termiske eksponeringsproces, når den termiske eksponeringstemperatur er højere end 450 °C. grad viser trækstyrken af ​​Ti-Si-legeringer en faldende tendens, og de viser den dårligste termiske stabilitet efter 500 grader /100 timers termisk eksponeringsbehandling, hvoriblandt forlængelsen af ​​Ti-0.4 Si-legeringerne falder til 28,0 %. TiSi, dannet ved diffusion og dimerisering af Si-elementer, er den vigtigste faktor, der påvirker den termiske stabilitet af Ti-Si-legeringer.
Titaniumlegeringer er meget udbredt inden for rumfart, petrokemiske, biomedicinske og andre områder på grund af deres høje styrke, lave tæthed og gode korrosionsbestandighed. En stor del af titanlegeringer er titanlegeringer med høj temperatur, som hovedsageligt bruges til at fremstille dele til rumfartsmotorer såsom blade og blade, som er vigtige for at forbedre trækkraft-til-vægt-forholdet for fly. På nuværende tidspunkt er anvendelsestemperaturen for modne højtemperatur titanlegeringer hovedsageligt på 600'C, og højtemperatur titanlegeringer udviklet af forskellige lande er hovedsageligt Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si næsten alfa-type titanium legeringer, typiske for dem er IMI834 fra Det Forenede Kongerige, Ti-1100 fra USA, BT36 fra Den Russiske Føderation samt Kinas Ti-600, Ti-60 legeringer og så videre.
Under påvirkning af høje temperaturer ændres legeringsorganisationen, som det fremgår af ændringer i organisationen og udfældningens morfologi. Termisk stabilitet kan bruges til at karakterisere en legerings evne til at bevare sine egenskaber ved høje temperaturer og bestemmer den temperatur, hvorved legeringen kan anvendes. Forskellige legeringselementer har forskellige virkninger på termisk stabilitet, så det er nødvendigt at vælge det passende legeringselement. si er et uundværligt element i højtemperatur titanlegeringer på grund af dets unikke rolle i krybemodstand. I øjeblikket indeholder højtemperatur titanlegeringer med en temperatur på 400 grader og frem for alt Si, og Si-indholdet i den britiske IMI834 titanlegering har endda nået 0,5 %, mens Si-indholdet i Kinas TG6 højtemperatur titanlegering har også nået 0,4%. Men ifølge Seagles forskning er Si et eutektisk B-stabilt grundstof, som spiller en rolle i styrkelsen af ​​fast opløsning og også udfældes i form af silicider i titanlegeringsmatrixen eller korngrænserne, hvilket ændrer deformationsadfærden af ​​legeringen og påvirker dens termiske stabilitet. TA1, Ti-0.2Si og Ti-0.4Si-legeringer blev brugt som forskningsobjekter til at studere effekten af ​​Si-elementer på deres termiske stabilitetsydelse for at klarlægge effekten af ​​Si-elementers udfældningsadfærd på termisk stabilitet under termisk eksponering.
Konklusion
(1) Si-element kan forfine kornet af Ti-Si-legering og har en tydelig styrkende effekt på legeringen. Med stigningen af ​​Si-indholdet falder kornstørrelsen af ​​Ti-Si-legeringer betydeligt, styrken øges betydeligt, og plasticiteten falder; styrken af ​​Ti-0.2Si og Ti-0.4Si-legeringer stiger først og falder derefter i processen med termisk eksponering, mens styrken af ​​Ti-0.4Si-legeringer falder betydeligt, og begge legeringer er de dårligste med hensyn til plasticitet efter termisk eksponering ved 500 grader i 100 timer. Styrken af ​​Ti-0.4Si-legeringer falder betydeligt efter termisk eksponering, og plasticiteten af ​​Ti-0.4Si-legeringer er den værste efter termisk eksponering.
(2) Ti-0.2Si og Ti-0.4Si-legeringer er hovedsageligt TiSi-faser udfældet efter termisk eksponering. Forspændingsdiffusionen af ​​Si-element i varmeeksponeringsprocessen er hovedårsagen til dannelsen af ​​TisSi-fase, og den gradvist voksende TiSi-fase er hovedårsagen til stigningen i legeringsstyrke og fald i plasticitet. Ved termisk eksponering over 500'C fører den voksende agglomererede TiSi-fase til et fald i koordinationen af ​​korngrænser, hvilket resulterer i et fald i styrken af ​​Ti-Si-legeringer.
(3) Størrelsen og fordelingen af ​​TisSi;fasen påvirker legeringens styrke og plasticitet. Påvirket af kornstørrelsen og Si-atomindholdet, TiSi, fase i Ti-0.2Si og Ti-0.4Si-legeringer i størrelsen og fordelingen af ​​en signifikant forskel, primært i Ti{{5} }.4Si-legeringsudfældning ved korngrænserne, mens der i Ti-0.2 udfældes Si-legeringer inden for korn- og korngrænserne.