Estudi sobre la modificació i mecanisme de l'element B sobre la microestructura de la placa resistent al desgast d'aliatge TA15
La placa resistent al desgast d'aliatge TA15 és un aliatge de titani gairebé alfa equivalent d'alt Al amb alta resistència, bona estabilitat tèrmica i soldabilitat, que s'utilitza àmpliament en la fabricació de diverses pales de motor, carcasses, bigues d'avions, juntes, panells grans i altres claus. components estructurals. En els últims anys, algunes peces d'aliatge de titani de nous motors han començat a utilitzar plaques resistents al desgast d'aliatge TA15. El procés de fosa de l'aliatge de titani es porta a terme en un entorn de buit, la velocitat de refredament és lenta i la conductivitat tèrmica de l'aliatge de titani és deficient, cosa que fa que el gra de fosa sigui gruixut i l'estructura gruixuda de la fosa no es pot refinar mitjançant la tèrmica. deformació, que deteriora greument el rendiment de les peces d'aliatge de titani. L'aliatge de titani TA15, com a aliatge de tipus proper, es basa principalment en l'element Al estable per reforçar l'aliatge en solució sòlida i no es pot reforçar amb tractament tèrmic. Per tant, l'única manera de millorar les propietats mecàniques de les peces de fosa amb placa resistent al desgast d'aliatge TA15 és refinar el gra.
El mètode d'afegir un refinador de gra per refinar els grans s'utilitza àmpliament en el procés de fosa d'aliatge d'alumini, ferroaliatge i aliatge de magnesi. El paper dels refinadors de gra en aliatges de titani s'ha convertit en un focus de recerca en els darrers anys, especialment l'efecte de l'element B sobre la microestructura i les propietats dels aliatges de titani. Tanmateix, actualment, l'estudi sobre l'efecte de l'element B sobre la microestructura i propietats dels aliatges se centra principalment en TiAl i TC4 poc aliats, i estudia principalment les propietats mecàniques dels aliatges a temperatura ambient. No s'ha informat de l'efecte de l'element B sobre la microestructura i les propietats d'alta temperatura d'aliatges com TA15, que s'utilitza principalment per a peces de fosa resistents a altes temperatures i calor. En vista d'això, afegint l'element B al lingot TA15, els investigadors van explorar l'efecte de modificació i el mecanisme de l'agent nucleant heterogeni addicional B a l'estructura de fosa de l'aliatge de titani TA15, amb l'esperança de proporcionar orientació per al desenvolupament del procés de peces de fosa d'aliatge de titani.
El material utilitzat és el lingot d'aliatge de titani TA15 obtingut mitjançant la fusió d'arc consumible al buit dues vegades, i la mida del lingot és Φ140mm × 200mm. La composició química del lingot es va afegir d'acord amb els requisits de la prova, tret de l'element B, i el contingut de l'element principal i l'element d'impuresa s'ajustava als requisits del grau TA15 a GB/T3620.1-2007.
Les matèries primeres utilitzades per a la preparació de l'elèctrode de placa resistent al desgast d'aliatge TA15 són: esponja de titani, aliatge d'alumini de molibdè, aliatge d'alumini de vanadi, esponja de zirconi, mongeta d'alumini. L'element B s'afegeix a l'elèctrode consumible en forma de diborur de titani (TiB2). Es van preparar un total de 4 lingots de TA15 amb contingut B (fracció de massa, %) de 0, 0.1, 0.15 i 0.2, respectivament.
Després de la pell del lingot fins que no hi hagués cap defecte superficial, les mostres es van obtenir a 1/3 i 2/3 de les posicions longitudinals del lingot per a l'anàlisi de la composició química. El lingot es va disseccionar longitudinalment per observar les característiques de l'estructura longitudinal. Es va tractar la mostra i es va observar al microscopi la microestructura de l'aliatge. Els resultats de la prova mostren que:
(1) L'addició de traça de bor a la placa resistent al desgast d'aliatge TA15 pot refinar l'estructura de fosa, prevenir eficaçment el creixement del gra i reduir el gruix lamel·lar de l'estructura lamel·lar, millorar l'estabilitat de l'estructura lamel·lar, millorant així el rendiment de l'aliatge. El grau de refinament va augmentar amb l'augment del contingut B.
(2) Com a element intersticial, B té una solubilitat molt baixa en la fase i es formen compostos de TiB durant el procés de solidificació. Per tant, l'element B pot millorar la taxa de nucleació no uniforme per aconseguir el refinament del gra mitjançant el sobrerefrigerament dels components. Al mateix temps, els compostos de TiB poden clavar els límits del gra, inhibir el creixement del gra i perfeccionar encara més l'estructura del gra.
