TB18チタン合金の微細構造に対するBASCA熱処理の影響

チタン合金は、高い比強度、優れた耐食性などの利点があり、航空宇宙、自動車、造船などで広く使用されています。 TB18チタン合金は、米国によって設計および開発された新しいタイプの準安定チタン合金です。近年、中国の航空宇宙構造部品の開発に各国の大学や科学研究機関が取り組んでいます。 BT22、Ti-1023などのチタン合金と比較して、焼入れ性、熱間加工性に優れており、熱処理後の強度も1300MPa以上と優れた靱性（KIC以上）を有し、大型棒材の製造にも適しています。または60 MPa-m1/2に等しい）、特に航空機の着陸装置、クロスビーム、および航空産業のその他の重要な軸受部品としての使用に適しています。
航空機の高速化に伴い、チタン合金の強度レベルを高めるだけでなく、チタン合金の靱性についてもより高い要求が求められています。高いレベルに維持する必要があります。 ＋熱処理に比べ、熱処理を行うと粒界の存在により転位の移動が妨げられ、合金が強化されます。 同時に、結晶内ラメラ組織には多数の絡み合ったラメラクラスターが存在するため、これらのクラスターを通る亀裂は方向を変え、亀裂の経路がジグザグになり、さらに枝分かれし、全長が増加し、破断が発生します。より多くのエネルギーを必要とするため、合金の破壊靱性が高くなります。 したがって、熱処理によりチタン合金に優れた破壊靱性を持たせながら、より高い強度を得ることができ、チタン合金の強度と靱性の矛盾を解決する効果的な方法となります。 固溶体徐冷時効（BASCA）熱処理プロセスは、高強度チタン合金薄肉航空宇宙構造部品の損傷感受性を低減し、高強度と高靭性を得る熱処理プロセスの一種です。
この目的を達成するために、適切な強化熱処理プロセスの開発の基礎を提供することを目的として、TB18 チタン合金の微細構造と機械的特性に対する BASCA 熱処理の影響が調査されました。
(1) TB18 チタン合金棒は徐冷条件下で固溶体の 相領域にあり、粒界および結晶内析出物に相が存在し、結晶内相は点または短い針状であり、粒界相は基本的に薄膜で埋め込まれている。粒界。 冷却速度は粒界相に大きな影響を与えます。冷却速度が 1 度/分の場合、粒界相は粒界にレンズ状の不連続析出物を形成し、「ネックレス」組織を形成します。 冷却速度が遅くなるにつれて粒界相の析出は増加し、全体としては互いにつながり、徐々に粗大化して連続的な波状となる。
(2) TB18 チタン合金棒は良好な時効強化効果があり、固溶体時効処理により 400-500MPa の強度を向上させることができます。 結晶粒界相の形成が遅く冷却されると、合金の可塑性や靭性に悪影響を及ぼします。 冷却速度の低下に伴い、合金の可塑性と靭性は低下し、特に破壊靭性は空冷後の 86.9MPa-m1/2 から、空冷下では 57.8MPa-m1/2 まで大幅に低下します。これは、合金の破壊靱性が粒界相の影響を大きく受けることを示しています。
(3) BASCA 熱処理プロセスの使用により、TB18 チタン合金は 1300 に近い引張強さのレベルで 8% の伸びと 80 MPa-m1/2 以上の破壊靱性という優れた総合性能を得ることができます。 MPa。