Čistý titan má dobré vlastnosti při nízkých teplotách, vynikající odolnost proti korozi, nízkou hustotu a mnoho dalších vynikajících vlastností a má velké množství aplikací v lékařské oblasti, offshore strojírenství, ropném inženýrství a mnoha dalších oborech. Krystalová struktura čistého titanu je těsně uzavřená šestiúhelníková, systém skluzu ve struktuře je menší a při natahování se snadno vytváří asymetrie. Pro mechanické vlastnosti čistého titanu Tao Zhijun et al. studoval tahové a tlakové plastické deformační chování a mechanismus komerčního čistého titanu, získal rozložení orientace čistých titanových zrn a analyzoval hlavní mechanismus tahové a tlakové plastické deformace čistého titanu. Shi Xiaohui a kol. studovali kvazistatické tahové chování a mechanismus hrubozrnného čistého titanu TA2 a výsledky ukázaly, že hlavním důvodem vysoké deformační schopnosti TA2 bylo hrubnutí zrna a zvýšení velikosti zrna by zvýšilo aktivitu dvojčat během deformace. Dvojitá hranice může rozdělit zrno, snížit vzdálenost dislokačního skluzu, bránit dislokačnímu skluzu a zvýšit pevnost materiálu.
V tomto článku byly charakterizovány a analyzovány mikrostruktura a makroskopické mechanické vlastnosti válcovaného a žíhaného plechu z čistého titanu TA1 a byl popsán odpovídající vztah mezi procesem deformace a strukturou, aby bylo možné poskytnout určitý odkaz pro praktickou aplikaci plechu. materiál.
1. Experimentální materiály a metody
Materiálem vybraným v tomto experimentu je čistý titanový plech TA1 po žíhání 700 stupňů × 1 h/vzduchem chlazeného žíháním od společnosti Xinjiang Xiangrun New Material Technology Co., LTD. Materializovaný materiál lze rozdělit na: W (Fe)=0,013 %, w (C)=0,017 %, w (N)=0,005 %, w (H )=0,001 %, w (O)=0,029 %, příspěvek na Ti. Vzorek v tahu byl ve směru válcování (směr RD) a zkouška tahem byla provedena podle GBT 228.1-2010 "Tahová zkouška kovových materiálů Část 1: Zkušební metoda při pokojové teplotě". Metalografie byla pozorována optickým mikroskopem OLYMPUS, difrakce zpětného rozptylu elektronů (EBSD) a morfologie lomu byly měřeny skenovacím elektronovým mikroskopem Zeiss SUPRA 55, rentgenová difrakce byla měřena rentgenovým difraktometrem Empyrean a byly pozorovány tkáně s vysokým zvětšením a vyfotografováno transmisním elektronovým mikroskopem Tecnaig. Testovací stroj INSTRON byl použit pro testování pevnosti v tahu při pokojové teplotě.
2. Experimentální výsledky a diskuse
2.1 Mikrostruktura
Mikrostruktura plechu z čistého titanu TA1, metalografická mikrostruktura plechu má zjevné charakteristiky struktury čistého titanu, mikrostruktuře dominuje rovnoosá fáze a mezi rovnoosou fází existuje stopa mezikrystalické fáze. Je-li rentgenový difrakční obrazec, lze zjistit, že difrakční píky jsou fáze, kde (101¯0), (0002), (101¯1) intenzita píku indexu difrakce tří krystalových rovin je větší. Pro odpovídající mikrostrukturu EBSD a polární diagram výsledky ukazují, že -titan s těsně uzavřenou hexagonální strukturou je 99,2 %, zatímco -titan s kubickou strukturou centrovanou na tělo je 0,8 %, velikost zrna je 50-60 μm a mezi -titanem a -titanem existuje Burgerův vztah. Analýzou polárního diagramu (101¯0) a (0002) lze získat, že textura základní roviny je silná s maximální hodnotou 6,85 a úhel mezi směrem ND (příčný talíř) a zrnem je malý. , kterou lze získat válcovou texturou desky {101¯0} a deska má silnou texturu ve směru RD (směr válcování).
2.2 Analýza tahu
Křivku tahového procesu čistého titanového plechu TA1 lze rozdělit do tří stupňů. První fáze je počáteční fáze. V této fázi je plastická deformace tahového vzorku převážně skluzová a vzniká malý počet dislokací a tahová křivka je hladká. Druhou fází je zpevňovací fáze, ve které je napětí na hranici zrn ve struktuře větší než napětí v kritickém dvojčeti a na plastické deformaci se společně podílí dvojče a skluz. Protože hranice dvojčat může dělit zrno, délka skluzu dislokace je snížena, pohyb dislokace je omezen a celkový účinek deformačního zpevnění vzorku je zvýšen, což je hlavní důvod pro rychlý pokles rychlosti deformačního zpevnění. . Když tahový proces vstoupí do třetí fáze zúžení, je v tkáni velké množství dvojčat, posilující účinek začíná slábnout a účinek ztužování napětí začíná klesat. Protože je v této době ve tkáni velký počet dvojčat, je rychlost redukce deformačního zpevnění menší než v počáteční fázi.
2.3 Fyzikální srovnání tahových vzorků
Ve srovnání s původním vzorkem po protažení bylo zjištěno, že tahový vzorek má významné prodloužení asi 2,5 mm, protože čistý titan má dobrou plasticitu, výsledný lom je převážně tvárný lom, tvárný lom bude mít zjevnou plastickou deformaci v makromorfologii před lomem je tvárný lom pomalý proces trhání, což je způsobeno tím, že po vytvoření trhlin ve tkáni šíření trhlin vyžaduje nepřetržitou spotřebu energie. Působením tahového napětí se mikropóry v tkáni vzájemně spojí za vzniku mikrotrhlin a poté se trhliny dále rozšiřují, což má za následek prasknutí vzorku.
2.4 Mikromorfologie lokalizace lomu
Po rozbití tahového vzorku se v mikrostruktuře a metalografické struktuře v poloze lomu (pozice A) objeví velké množství dvojčat a velikost rovnoosé fáze organizace se zmenšuje. Je to proto, že zrna ve struktuře desky se během procesu natahování rozbijí. Působením vnější síly budou rovnoosá zrna deformována a zničena a budou natažena ve směru vnější síly. K dvojčatění dochází nejprve lokálně a dvojčatění se zvyšuje a hustota se zvyšuje s rostoucí deformací. Tvorba dvojčat je způsobena smykem podél krystalové roviny (101¯2), když je mateřské zrno vystaveno tlakové síle kolmé k ose c nebo tahové síle rovnoběžné s osou c, to znamená, že se zrno bude otáčet kolem směru osy c<101¯0>a poté se vytvoří nové orientované zrno.
Dvojitý úběr má velký vliv na mechanické vlastnosti plechu a má také velký vliv na zrnitost, která se projevuje především jemnou zrnitostí. Když počet dvojčat dosáhne určité hodnoty, vytvoří se sekundární dvojčata v nejranějším dvojčetném krystalu. Jak se počet dvojčat stále zvyšuje, dojde k dodávce mezi dvojčaty a hranicí zrn a mezi dvojčaty a hranice dvojčat bude mít řezný účinek na zrna (pozice B), což povede ke snížení velikosti zrna. a ztenčující účinek na zrna v organizaci.
2.5 Mikrostruktura tahového lomu
Mikrostruktura tahového vzorku je tvořena převážně důlky. Během tahového procesu vzorku vede nesoulad způsobený rychlým namáháním nebo koncentrací napětí způsobenou dislokací ve tkáni k nukleaci mikropórů. S postupem natahování se odpudivá síla dislokace rychle snižuje a poté je zatlačena do mikropórů, což má za následek reaktivaci zdroje dislokace a tvorbu nových dislokací, které neustále vstupují do mikropórů a způsobují růst mikropórů. . Velké množství mikropórů se nakonec na lomu agreguje a zanechává stopy za vzniku důlků [5]. Navíc, protože vzorek čistého titanu TA1 bude mít během procesu natahování dvojčata a hranice dvojčat bude bránit pohybu dislokace, dvojčata ve tkáni a zrna rozdělená hranicí dvojčat se stanou novými deformačními jednotkami a nová deformace jednotky se postupně vyvinou v lomové jednotky během procesu natahování do lomu, což vede k menším důlkům v lomu čistého titanového plechu TA1. Velikost důlku je také jednou z charakteristik rovnoměrné deformace materiálu.
3. Závěrečné poznámky
(1) Mikrostruktuře čisté titanové desky TA1 dominuje rovnoosá fáze a mezi rovnoosými fázemi existuje stopa interkrystalické fáze. Difrakční píky rentgenové difrakce jsou všechny fázové. Analýza EBSD ukazuje, že obsah titanu v těsně uzavřené hexagonální struktuře je 99,2 % a titan v krychlové struktuře zaměřené na tělo je 0,8 %, což lze získat z polárního diagramu. Úhel mezi směrem ND a zrnem je malý a textura desky je ve směru RD silná.
(2) Tahový proces Tahový proces lze rozdělit do tří fází: počáteční fáze, fáze zpevnění, fáze kontrakce krku;
(3) Morfologie lomu tahových vzorků se skládá převážně z důlků.
