Effet du traitement thermique BASCA sur la microstructure de l'alliage de titane TB18

L'alliage de titane présente les avantages d'une résistance spécifique élevée, d'une bonne résistance à la corrosion, etc., et a été largement utilisé dans l'aérospatiale, l'automobile et la construction navale, etc. L'alliage de titane TB18 est un nouveau type d'alliage de titane sous-stable conçu et développé par les États-Unis. Universités des Nations Unies et instituts de recherche scientifique pour le développement des composants structurels aérospatiaux chinois ces dernières années. Comparé au BT22, au Ti-1023 et à d'autres alliages de titane, l'alliage a une meilleure trempabilité et une meilleure aptitude au façonnage à chaud, avec sa production de barres de grande taille après un traitement thermique de plus de 1 300 MPa et une excellente ténacité (KIC supérieur à ou égal à 60 MPa-m1/2), particulièrement adapté à une utilisation comme train d'atterrissage d'avion, traverse et autres pièces de roulement importantes de l'industrie aéronautique.
Avec le développement des véhicules aérospatiaux vers la grande vitesse, non seulement le niveau de résistance des alliages de titane doit être augmenté, mais la ténacité des alliages de titane a également mis en avant des exigences plus élevées, c'est-à-dire que tout en améliorant la résistance des alliages de titane, la ténacité doit être maintenu à un niveau élevé. Par rapport au traitement thermique +, le traitement thermique entravera le mouvement des dislocations en raison de l'existence de joints de grains, de sorte que l'alliage soit renforcé. Dans le même temps, en raison de l'existence d'un grand nombre d'amas lamellaires entrelacés dans l'organisation lamellaire intracristalline, les fissures à travers ces amas changeront d'orientation, ce qui entraînera des chemins de fissures zigzaguant, se ramifiant davantage, la longueur totale augmente, l'apparition d'une rupture. nécessite plus d'énergie et l'alliage a donc une ténacité à la rupture plus élevée. Par conséquent, le traitement thermique peut donner à l’alliage de titane une excellente ténacité à la rupture tout en obtenant une résistance plus élevée, ce qui constitue un moyen efficace de résoudre la contradiction entre la résistance et la ténacité de l’alliage de titane. Le processus de traitement thermique de vieillissement par refroidissement lent en solution solide (BASCA) est une sorte de processus de traitement thermique pour les pièces structurelles aérospatiales à parois minces en alliages de titane à haute résistance afin de réduire la susceptibilité aux dommages et de leur faire obtenir une résistance et une ténacité élevées.
À cette fin, l’effet du traitement thermique BASCA sur la microstructure et les propriétés mécaniques de l’alliage de titane TB18 a été étudié, en vue de fournir une base pour le développement d’un processus de traitement thermique de renforcement approprié.
(1) Barre en alliage de titane TB18 dans la région de phase d'une solution solide dans des conditions de refroidissement lent, phase dans les joints de grains et précipitation intracristalline, la phase intracristalline est une pointe ou une aiguille courte, la phase de limite de grain est essentiellement un film mince noyé dans les joints de grains. La vitesse de refroidissement a un plus grand impact sur la phase au joint de grain, lorsque la vitesse de refroidissement de 1 degré/min, la phase au joint de grain avec une précipitation discontinue en forme de lentille au joint de grain, formant une organisation « collier ». À mesure que la vitesse de refroidissement diminue, la précipitation de la phase limite des grains est de plus en plus importante et reliée les unes aux autres dans son ensemble, et s'agrandit progressivement pour former une onde continue.
(2) La barre en alliage de titane TB18 a un bon effet de renforcement du vieillissement, le traitement de vieillissement en solution solide peut améliorer la résistance de 400-500MPa. le refroidissement lent de la formation de la phase limite des grains est défavorable à la plasticité et à la ténacité de l'alliage. Avec le ralentissement de la vitesse de refroidissement, la plasticité et la ténacité de l'alliage sont réduites, en particulier la ténacité est considérablement réduite de 86,9 MPa-m1/2 après refroidissement par air à 57,8 MPa-m1/2 sous la condition de refroidissement lent à 0,25 degrés/min, ce qui indique que la ténacité de l'alliage a une sensibilité élevée à la phase limite des grains.
(3) L'utilisation du procédé de traitement thermique BASCA permet à l'alliage de titane TB18 d'obtenir d'excellentes performances globales avec un allongement de 8% et une ténacité de plus de 80 MPa-m1/2 pour un niveau de résistance à la traction proche de 1300 MPa.