Проучване върху ефекта на елемента Si върху термичната стабилност на титанови сплави

Ефектите на Si върху термичната стабилност на три бинарни сплави TiSi с различно съдържание на Si бяха изследвани чрез провеждане на експерименти с термично излагане при различни температури за 100 h и характеризиране на термичната стабилност на сплавите чрез механични свойства. Резултатите показват, че при експерименталните условия добавянето на Si елемент увеличава якостта на опън на сплавите и колкото по-високо е съдържанието на Si, толкова по-голямо е повишаването на якостта: по време на процеса на термично излагане, когато температурата на термично излагане е по-висока от 450 степен , якостта на опън на Ti-Si сплавите показва тенденция към намаляване и те показват най-лошата термична стабилност след 500 градуса /100 h обработка на термично излагане, сред които удължението на Ti-0.4 Si сплавите намалява до 28,0%. TiSi, образуван чрез дифузия и димеризация на Si елементи, е основният фактор, влияещ върху термичната стабилност на Ti-Si сплавите.
Титановите сплави се използват широко в аерокосмическата, нефтохимическата, биомедицинската и други области поради тяхната висока якост, ниска плътност и добра устойчивост на корозия. Голяма част от титаниевите сплави са високотемпературни титанови сплави, които се използват главно за производство на части за аерокосмически двигатели, като листови дискове и перки, които са важни за подобряване на съотношението тяга към тегло на самолетите. Понастоящем температурата на приложение на зрели високотемпературни титанови сплави е главно при 600'C, а високотемпературните титанови сплави, разработени от различни страни, са главно Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si почти алфа-тип титан сплави, типични за които са IMI834 на Обединеното кралство, Ti-1100 на Съединените щати, BT36 на Руската федерация, както и китайските сплави Ti-600, Ti-60 и така нататък.
Под въздействието на високи температури организацията на сплавта се променя, както се вижда от промените в организацията и морфологията на утайките. Термичната стабилност може да се използва за характеризиране на способността на сплавта да поддържа свойствата си при високи температури и определя температурата, при която сплавта може да се използва. Различните легиращи елементи имат различен ефект върху термичната стабилност, така че е необходимо да изберете подходящия легиращ елемент. si е незаменим елемент във високотемпературните титанови сплави поради уникалната си роля в устойчивостта на пълзене. В момента високотемпературните титанови сплави с температура от 400 градуса и преди всичко съдържат Si, а съдържанието на Si в британската титаниева сплав IMI834 дори достигна 0,5%, докато съдържанието на Si в китайския TG6 високотемпературната титанова сплав също е достигнала 0,4%. Въпреки това, според изследванията на Seagle, Si е евтектичен B-стабилен елемент, който играе роля в укрепването на твърдия разтвор и също така се утаява под формата на силициди в матрицата на титановата сплав или границите на зърната, променяйки поведението на деформация на сплавта и засягайки неговата термична стабилност. TA1, Ti-0.2Si и Ti-0.4Si сплави бяха използвани като изследователски обекти за изследване на ефекта на елементите Si върху тяхната термична стабилност, за да се изясни ефектът от поведението на утаяване на елементите Si върху термичната стабилност по време на термично излагане.
Заключение
(1) Si елементът може да рафинира зърното на Ti-Si сплавта и има очевиден укрепващ ефект върху сплавта. С увеличаването на съдържанието на Si, размерът на зърната на Ti-Si сплавите намалява значително, якостта се увеличава значително и пластичността намалява; якостта на сплавите Ti-0.2Si и Ti-0.4Si първо се увеличава и след това намалява в процеса на термично излагане, докато якостта на сплавите Ti-0.4Si намалява значително и и двете сплави са най-лошите по отношение на пластичност след термично излагане при 500 градуса за 100 часа. Якостта на сплавите Ti-0.4Si намалява значително след термично излагане, а пластичността на сплавите Ti-0.4Si е най-лоша след термично излагане.
(2) Ti-0.2Si и Ti-0.4Si сплавите са главно TiSi фази, утаени след термично излагане. Пристрастната дифузия на Si елемент в процеса на излагане на топлина е основната причина за образуването на TisSi, фаза, а постепенно нарастващата TiSi, фаза е основната причина за увеличаване на якостта на сплавта и намаляване на пластичността. При термично излагане над 500'C, нарастващата агломерирана TiSi фаза води до намаляване на координацията на границите на зърната, което води до намаляване на якостта на Ti-Si сплавите.
(3) Размерът и разпределението на фазата TisSi влияе върху якостта и пластичността на сплавта. Засегнати от размера на зърното и атомното съдържание на Si, TiSi, фаза в Ti-0.2Si и Ti-0.4Si сплави в размера и разпределението на значителна разлика, главно в Ti{{5} }.4Si сплавта се утаява по границите на зърната, докато в Ti-0.2Si сплавите в рамките на зърното и границите на зърното се утаяват.