“티타늄 합금 접근”: TC4 티타늄 합금

TC4 (Ti-6Al-4V) 티타늄 합금은 전형적인 알파 + 베타 이중상 티타늄 합금이며 현재 가장 널리 사용되고 잘 발달 된 티타늄 합금입니다. 이 합금은 저밀도, 높은 비강도, 우수한 열 안정성 및 우수한 용접성을 특징으로하여 다양한 용도에 매우 효과적입니다. 항공 우주, 해양, 자동차 및 전기 산업에서 하중지지 구조 재료로 널리 사용됩니다. 예를 들어, 항공 우주 산업에서 TC4 티타늄 합금은 우주 로켓의 껍질, 항공기 엔진의 팬 블레이드, 다양한 빔, 프레임, 슬라이드, 랜딩 기어 빔, 및 기타 주요 하중지지 구조 구성 요소뿐만 아니라 다양한 유형의 패스너.

재료의 성능은 미세 구조에 의해 결정되며, 다양한 유형의 미세 구조가 다양한 기계적 특성을 결정하여 다양한 작업 환경에서 적용 할 수 있습니다. TC4 티타늄 합금은 열처리 공정으로 인한 미세 구조의 변화에 매우 민감합니다. 두 단계의 비율, 형태 및 분포와 같은 미세 구조의 다른 특성은 열처리 및 변형 처리를 통해 달성 할 수 있습니다. TC4 티타늄 합금의 일반적인 미세 구조에는 아래 그림과 같이 등축, 바구니 짜기, 비모달 및 Widmanstätten 구조의 네 가지 유형이 포함됩니다.

1) 동등한 구조:
등축 구조는 베타 변환 매트릭스에 분포 된 30% 개 이상의 등축 알파 상이 존재하는 것을 특징으로합니다. 이 구조는 일반적으로 충분한 재결정 어닐링 및 실질적인 소성 변형에 따라 베타 전이 온도점 아래의 30-100 ℃ 온도에서 형성된다. 어닐링 온도가 낮고 소성 변형이 더 광범위 할수록 등축 알파 상 입자의 비율이 더 미세하고 높습니다. 등가형 구조는 우수한 전반적인 성능을 가지며 오늘날 널리 사용되어 높은 신장, 단면 감소 속도 및 우수한 가소성을 제공합니다. 그러나 내충격성, 고온 성능, 파괴 인성 및 크리프 강도가 떨어집니다.

2) 바구니 짜기 구조:
바구니 짜기 구조는 베타 변환 매트릭스에 분포 된 서로 짜여진 판과 같은 알파 상을 특징으로하여 전체 바구니와 같은 패턴을 형성합니다. 이 구조는 일반적으로 베타 상 영역에서 가열되거나 변형될 때 형성되고 변형은 알파 + 베타 2 상 영역에서 종결된다. 2 상 영역에 상당한 변형이 있는 경우, 짧은 판형 알파 상이 구형화되어 등축 구조를 형성할 것이다. 바스켓 직조 구조는 높은 크리프 강도와 우수한 크리프 저항성을 가지며, 우수한 열 강도를 가지므로 장시간 동안 고온에서 사용되는 부품을 생산하는 데 적합합니다. 또한, 이러한 유형의 구조는 낮은 피로 균열 성장률을 가지므로, 높은 손상 허용 오차 요건을 갖는 구조 부품에 적합하다. 그러나, 바스켓 직조 구조는 불량한 가소성과 낮은 열 안정성을 가지며 "베타 취성" 을 나타낼 수 있다. 이를 피하는 방법은 베타 상 영역의 가열 시간과 온도를 단축하고 원래 베타 입자의 크기를 줄이는 것입니다.

3) 바이모달 구조:
바이모달 구조는 두 가지 유형의 미세 구조로 구성됩니다. 하나는 등축 된 알파 위상이며 함량은 30% 이하입니다. 다른 하나는 베타 변환 구조입니다. 라멜라 알파와 베타 상이 번갈아 배열되어 있습니다. 이 구조는 일반적으로 알파 + 베타 2 상 영역에서 고온에서 어닐링 또는 변형을 통해 얻어진다. Bimodal 구조는 등축 및 바구니 짜기 구조의 형태 학적 특성을 나타 내기 때문에Es, 그것은 또한 둘 다의 성능 장점을 결합합니다. 등축 구조에 비해 바이모달 구조는 더 높은 파괴 인성, 피로 저항, 크리프 강도 및 장기 강도를 갖는다. Basketweb 구조와 비교하여 bimodal 구조는 더 나은 가소성, 내열성, 실내 온도 강도 및 피로 저항을 제공합니다.

4) Widmanstätten 구조:
Widmanstätten 구조에서 원래의 거친 베타 그레인 경계가 명확하게 보입니다. 베타 그레인은 베타 변환 구조로 배열 된 교대 라멜라 알파와 베타 상으로 구성되며, 라멜라 알파 상은 가늘고 직선이며 평행 배열로 높은 종횡비를 갖습니다. 이러한 유형의 구조는 베타 단상 영역의 가열 온도가 너무 높고 변형도가 낮아 냉각이 느릴 때 형성됩니다. Widmanstätten 구조는 우수한 크리프 저항, 장기 강도 및 파괴 인성을 가지고 있습니다. 그러나 거친 원래 베타 그레인과 지속적인 알파 그레인 경계의 존재로 인해 강재의 과열 된 구조와 유사하게 가소성이 매우 열악합니다. 이것은 실제 생산 공정에서 가능한 한 많이 피해야합니다.