การศึกษาผลกระทบขององค์ประกอบ Si ต่อเสถียรภาพทางความร้อนของโลหะผสมไทเทเนียม

ผลกระทบของ Si ต่อความเสถียรทางความร้อนของโลหะผสมไบนารี TiSi สามตัวที่มีปริมาณ Si ต่างกันได้รับการตรวจสอบโดยทำการทดลองการสัมผัสความร้อนที่อุณหภูมิต่างกันเป็นเวลา 100 ชั่วโมง และพิจารณาคุณลักษณะเสถียรภาพทางความร้อนของโลหะผสมด้วยคุณสมบัติทางกล ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขการทดลอง การเติมองค์ประกอบ Si จะเพิ่มความต้านทานแรงดึงของโลหะผสม และยิ่งปริมาณ Si สูง การเพิ่มความแข็งแรงก็จะยิ่งสูงขึ้น: ในระหว่างกระบวนการสัมผัสกับความร้อน เมื่ออุณหภูมิการสัมผัสความร้อนสูงกว่า 450 องศา ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสม Ti-Si แสดงแนวโน้มลดลง และพวกมันแสดงความเสถียรทางความร้อนที่เลวร้ายที่สุดหลังจากผ่านการบำบัดโดยสัมผัสกับความร้อนที่ 500 องศา /100 ชั่วโมง ซึ่งในจำนวนนี้การยืดตัวของโลหะผสม Ti-0.4 Si จะลดลง ถึง 28.0% TiSi เกิดขึ้นจากการแพร่กระจายและการลดขนาดขององค์ประกอบ Si เป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อเสถียรภาพทางความร้อนของโลหะผสม Ti-Si
โลหะผสมไทเทเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ ปิโตรเคมี ชีวการแพทย์ และสาขาอื่นๆ เนื่องจากมีความแข็งแรงสูง ความหนาแน่นต่ำ และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี โลหะผสมไทเทเนียมส่วนใหญ่คือโลหะผสมไทเทเนียมที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องยนต์การบินและอวกาศ เช่น leaf disc และใบมีด ซึ่งมีความสำคัญในการปรับปรุงอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักของเครื่องบิน ปัจจุบันอุณหภูมิการใช้งานของโลหะผสมไทเทเนียมอุณหภูมิสูงที่โตเต็มที่ส่วนใหญ่อยู่ที่ 600'C และโลหะผสมไทเทเนียมอุณหภูมิสูงที่พัฒนาโดยประเทศต่าง ๆ ส่วนใหญ่เป็นไทเทเนียม Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si ใกล้ประเภทอัลฟา โลหะผสม โดยทั่วไปได้แก่ IMI834 ของสหราชอาณาจักร Ti-1100 ของสหรัฐอเมริกา BT36 ของสหพันธรัฐรัสเซีย รวมถึงโลหะผสม Ti-600, Ti-60 ของจีน และอื่น ๆ
ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง โครงสร้างโลหะผสมจะมีการเปลี่ยนแปลง โดยเห็นได้จากการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างและสัณฐานวิทยาของตะกอน ความคงตัวทางความร้อนสามารถใช้เพื่อระบุคุณลักษณะของโลหะผสมในการรักษาคุณสมบัติของโลหะผสมที่อุณหภูมิสูง และกำหนดอุณหภูมิที่โลหะผสมสามารถนำมาใช้ได้ ธาตุโลหะผสมที่แตกต่างกันมีผลกระทบต่อเสถียรภาพทางความร้อนที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกธาตุโลหะผสมที่เหมาะสม si เป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ในโลหะผสมไทเทเนียมที่มีอุณหภูมิสูง เนื่องจากมีบทบาทพิเศษในการต้านทานการคืบ ปัจจุบัน โลหะผสมไทเทเนียมอุณหภูมิสูงที่มีอุณหภูมิ 400 องศาและเหนือสิ่งอื่นใดมี Si และปริมาณ Si ของโลหะผสมไทเทเนียม IMI834 ของอังกฤษสูงถึง 0.5% ในขณะที่ปริมาณ Si ของ TG6 ของจีน โลหะผสมไทเทเนียมที่มีอุณหภูมิสูงถึง 0.4% อย่างไรก็ตาม จากการวิจัยของ Seagle Si เป็นองค์ประกอบที่มีความเสถียร B ยูเทคติก ซึ่งมีบทบาทในการทำให้สารละลายของแข็งแข็งตัวขึ้น และยังตกตะกอนในรูปของซิลิไซด์ในเมทริกซ์โลหะผสมไทเทเนียมหรือขอบเขตของเกรน ซึ่งเปลี่ยนพฤติกรรมการเสียรูปของโลหะผสมและส่งผลต่อ เสถียรภาพทางความร้อน โลหะผสม TA1, Ti-0.2Si และ Ti-0.4Si ถูกนำมาใช้เป็นวัตถุวิจัยเพื่อศึกษาผลกระทบขององค์ประกอบ Si ต่อประสิทธิภาพเสถียรภาพทางความร้อน เพื่อชี้แจงผลกระทบของพฤติกรรมการตกตะกอนขององค์ประกอบ Si เสถียรภาพทางความร้อนระหว่างการสัมผัสความร้อน
บทสรุป
(1) องค์ประกอบ Si สามารถปรับเกรนของโลหะผสม Ti-Si และมีผลในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับโลหะผสมอย่างเห็นได้ชัด เมื่อปริมาณ Si เพิ่มขึ้น ขนาดเกรนของโลหะผสม Ti-Si จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ความแข็งแรงเพิ่มขึ้นอย่างมาก และความเป็นพลาสติกลดลง ความแข็งแรงของโลหะผสม Ti-0.2Si และ Ti-0.4Si จะเพิ่มขึ้นในช่วงแรก จากนั้นจะลดลงในกระบวนการสัมผัสความร้อน ในขณะที่ความแข็งแรงของโลหะผสม Ti-0.4Si ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และ โลหะผสมทั้งสองมีค่าแย่ที่สุดในแง่ของความเป็นพลาสติกหลังจากได้รับความร้อนที่ 500 องศาเป็นเวลา 100 ชั่วโมง ความแข็งแรงของโลหะผสม Ti-0.4Si ลดลงอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการสัมผัสกับความร้อน และความเป็นพลาสติกของโลหะผสม Ti-0.4Si นั้นแย่ที่สุดหลังจากการสัมผัสกับความร้อน
(2) โลหะผสม Ti-0.2Si และ Ti-0.4Si ส่วนใหญ่จะมีเฟส TiSi ที่ตกตะกอนหลังจากการสัมผัสกับความร้อน การแพร่กระจายอคติขององค์ประกอบ Si ในกระบวนการสัมผัสความร้อนเป็นสาเหตุหลักของการก่อตัวของ TisSi เฟส และ TiSi ที่ค่อยๆ เติบโต เฟสเป็นสาเหตุหลักในการเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสมและความเป็นพลาสติกลดลง ในการสัมผัสกับความร้อนที่สูงกว่า 500'C เฟสของ TiSi ที่เกาะกลุ่มกันเพิ่มขึ้น จะทำให้การประสานกันของขอบเขตของเกรนลดลง ส่งผลให้ความแข็งแรงของโลหะผสม Ti-Si ลดลง
(3) ขนาดและการกระจายของ TisSi เฟสส่งผลต่อความแข็งแรงและความเป็นพลาสติกของโลหะผสม ได้รับผลกระทบจากขนาดเกรนและปริมาณอะตอมของ Si, TiSi, เฟสใน Ti-0.2Si และ Ti-0.4Si อัลลอยด์ในด้านขนาดและการกระจายของความแตกต่างที่มีนัยสำคัญ ส่วนใหญ่อยู่ใน Ti{{5} }.4การตกตะกอนของโลหะผสม Si ที่ขอบเขตของเกรน ในขณะที่ Ti-0.2 โลหะผสมของ Si ภายในขอบเขตของเกรนและเกรนจะถูกตกตะกอน