Исследование модификации и механизма действия элемента B в микроструктуре износостойкой пластины из сплава ТА15.
Износостойкая пластина из сплава ТА15 представляет собой почти альфа-титановый сплав с высоким содержанием Al, обладающий высокой прочностью, хорошей термической стабильностью и свариваемостью, который широко используется при производстве различных лопаток двигателей, корпусов, авиационных балок, соединений, больших панелей и других ключевых деталей. структурные компоненты. В последние годы в некоторых отливках новых двигателей из титановых сплавов стали использовать износостойкие пластины из сплава ТА15. Процесс литья титанового сплава осуществляется в вакуумной среде, скорость охлаждения низкая, а теплопроводность титанового сплава плохая, что делает зерно отливки грубым, а грубую структуру отливки невозможно усовершенствовать термическим способом. деформация, которая серьезно ухудшает эксплуатационные характеристики отливок из титановых сплавов. Титановый сплав ТА15, как сплав близкого типа, в основном основан на стабильном элементе Al для упрочнения сплава в твердом растворе и не может быть упрочнен термической обработкой. Поэтому единственным способом улучшения механических свойств отливок, отлитых из износостойкой пластины из сплава ТА15, является измельчение зерна.
Метод добавления рафинера для измельчения зерен широко применяется в процессе литья алюминиевых, ферросплавов и магниевых сплавов. В последние годы роль измельчителей зерна в титановых сплавах стала предметом исследований, особенно влияние элемента B на микроструктуру и свойства титановых сплавов. Однако в настоящее время исследования влияния элемента B на микроструктуру и свойства сплавов в основном сосредоточены на низколегированных TiAl и TC4 и в основном изучают механические свойства сплавов при комнатной температуре. О влиянии элемента B на микроструктуру и высокотемпературные свойства таких сплавов, как ТА15, который в основном используется для высокотемпературных и жаропрочных отливок, не сообщалось. В связи с этим, добавляя элемент B в слиток TA15, исследователи исследовали влияние и механизм модификации дополнительного гетерогенного зародышеобразователя B на структуру отливки титанового сплава TA15, надеясь дать рекомендации по разработке процесса отливок из титанового сплава.
Используемый материал представляет собой слиток титанового сплава ТА15, полученный двукратной вакуумной плавящейся дугой, размер слитка составляет Φ140×200 мм. Химический состав слитка был добавлен в соответствии с требованиями испытаний, за исключением элемента B, а содержание основного элемента и элемента-примеси соответствовало требованиям класса TA15 в GB/T3620.1-2007.
Сырьем, используемым для изготовления износостойкого пластинчатого электрода из сплава ТА15, являются: титановая губка, молибден-алюминиевый сплав, ванадий-алюминиевый сплав, циркониевая губка, алюминиевые бобы. Элемент Б добавляется в расходуемый электрод в виде диборида титана (TiB2). Всего было приготовлено 4 слитка ТА15 с содержанием В (массовая доля, %) 0, 0.1, 0.15 и 0.2 соответственно.
После снятия шкуры со слитка до полного отсутствия поверхностных дефектов были получены образцы в 1/3 и 2/3 продольных положений слитка для анализа химического состава. Слиток разрезали продольно для наблюдения характеристик продольной структуры. Образец обрабатывали и микроструктуру сплава наблюдали под микроскопом. Результаты испытаний показывают, что:
(1) Добавление следов бора в износостойкую пластину из сплава ТА15 может улучшить литейную структуру, эффективно предотвратить рост зерен и уменьшить толщину пластинчатой структуры, улучшить стабильность пластинчатой структуры, тем самым улучшая характеристики сплав. Степень очистки увеличивалась с увеличением содержания B.
(2) Будучи элементом внедрения, B имеет очень низкую растворимость в фазе, и соединения TiB образуются в процессе затвердевания. Следовательно, элемент B может улучшить скорость неравномерного зародышеобразования для достижения измельчения зерна за счет переохлаждения компонента. В то же время соединения TiB могут скреплять границы зерен, подавлять рост зерен и дополнительно улучшать структуру зерен.
