Studija o učinku Si elementa na toplinsku stabilnost titanovih legura

Učinci Si na toplinsku stabilnost tri binarne legure TiSi s različitim sadržajem Si istraženi su provođenjem pokusa toplinske izloženosti na različitim temperaturama tijekom 100 sati i karakteriziranjem toplinske stabilnosti legura mehaničkim svojstvima. Rezultati pokazuju da u eksperimentalnim uvjetima dodavanje elementa Si povećava vlačnu čvrstoću legura, a što je veći sadržaj Si, to je veće povećanje čvrstoće: tijekom procesa toplinske izloženosti, kada je temperatura toplinske izloženosti viša od 450 stupnjeva, vlačna čvrstoća legura Ti-Si pokazuje trend pada, a one pokazuju najlošiju toplinsku stabilnost nakon 500 stupnjeva /100 h tretmana toplinskom izloženošću, među kojima istezanje legura Ti-0,4 Si smanjuje se na 28,0%. TiSi, nastao difuzijom i dimerizacijom Si elemenata, glavni je faktor koji utječe na toplinsku stabilnost Ti-Si legura.
Legure titana naširoko se koriste u zrakoplovstvu, petrokemiji, biomedicini i drugim područjima zbog svoje velike čvrstoće, niske gustoće i dobre otpornosti na koroziju. Velik dio titanovih legura su visokotemperaturne legure titana, koje se uglavnom koriste za proizvodnju dijelova zrakoplovnih motora kao što su lisnati diskovi i lopatice, koji su važni za poboljšanje omjera-i-težine zrakoplova. Trenutačno je temperatura primjene zrelih legura titana na visokim-temperaturama uglavnom 600'C, a legure titana na visokim-temperaturama koje su razvile razne zemlje uglavnom su Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si blizu-alfa-titana slitine, od kojih su tipične IMI834 iz Ujedinjenog Kraljevstva, Ti-1100 iz Sjedinjenih Država, kao i kineske legure Ti-600, Ti-60 i tako dalje.
Pod utjecajem visokih temperatura dolazi do promjene organizacije legure, o čemu svjedoče promjene u organizaciji i morfologiji precipitata. Toplinska stabilnost može se koristiti za karakterizaciju sposobnosti legure da zadrži svoja svojstva na visokim temperaturama i određuje temperaturu na kojoj se legura može koristiti. Različiti legirajući elementi različito utječu na toplinsku stabilnost, pa je potrebno odabrati odgovarajući legirajući element. si je nezamjenjiv element u visokotemperaturnim legurama titana zbog svoje jedinstvene uloge u otpornosti na puzanje. Trenutačno visokotemperaturne legure titana s temperaturom od 400 stupnjeva i iznad svega sadrže Si, a sadržaj Si u britanskoj IMI834 leguri titana dosegao je čak 0,5%, dok je sadržaj Si u kineskoj visokotemperaturnoj leguri titana TG6 također dosegao 0,4%. Međutim, prema Seagleovom istraživanju, Si je eutektički B{10}}stabilan element, koji igra ulogu u ojačavanju čvrste otopine, a također se taloži u obliku silicida u matrici titanijske legure ili granicama zrna, mijenjajući deformacijsko ponašanje legure i utječući na njezinu toplinsku stabilnost. TA1, Ti-0.2Si i Ti-0.4Si legure korištene su kao objekti istraživanja za proučavanje učinka Si elemenata na njihovu toplinsku stabilnost, kako bi se pojasnio učinak taloženja Si elemenata na toplinsku stabilnost tijekom toplinske izloženosti.
Zaključak
(1) Element Si može pročistiti zrnatost legure Ti-Si i ima očigledan učinak ojačanja na leguru. S povećanjem sadržaja Si, veličina zrna Ti-Si legura značajno se smanjuje, čvrstoća značajno raste, a plastičnost se smanjuje; čvrstoća legura Ti-0.2Si i Ti-0.4Si prvo se povećava, a potom opada u procesu toplinskog izlaganja, dok se čvrstoća legura Ti-0.4Si značajno smanjuje, a obje su legure najlošije u pogledu plastičnosti nakon toplinskog izlaganja na 500 stupnjeva tijekom 100 h. Čvrstoća Ti-0.4Si legura značajno opada nakon toplinskog izlaganja, a plastičnost Ti-0.4Si legura je najlošija nakon toplinskog izlaganja.
(2) Ti-0,2Si i Ti-0,4Si legure uglavnom su TiSi faze istaložene nakon toplinskog izlaganja. Bias difuzija Si elementa u procesu izlaganja toplini je glavni razlog za stvaranje TisSi, faze, a postupno rastuća TiSi, faza je glavni razlog povećanja čvrstoće legure i smanjenja plastičnosti. Pri toplinskoj izloženosti iznad 500'C, rastuća aglomerirana TiSi faza dovodi do smanjenja koordinacije granica zrna, što rezultira smanjenjem čvrstoće Ti-Si legura.
(3) Veličina i raspodjela TisSi;faze utječe na čvrstoću i plastičnost legure. Pod utjecajem veličine zrna i atomskog sadržaja Si, TiSi, faza u legurama Ti-0.2Si i Ti-0.4Si u veličini i raspodjeli značajne razlike, uglavnom u taloženju legure Ti-0.4Si na granicama zrna, dok se u legurama Ti-0.2Si unutar granica zrna i zrna taloži.