Estudio sobre el efecto del elemento Si en la estabilidad térmica de las aleaciones de titanio

Se investigaron los efectos del Si sobre la estabilidad térmica de tres aleaciones binarias de TiSi con diferentes contenidos de Si realizando experimentos de exposición térmica a diferentes temperaturas durante 100 h y caracterizando la estabilidad térmica de las aleaciones mediante propiedades mecánicas. Los resultados muestran que bajo las condiciones experimentales, la adición del elemento Si aumenta la resistencia a la tracción de las aleaciones, y cuanto mayor es el contenido de Si, mayor es la mejora de la resistencia: durante el proceso de exposición térmica, cuando la temperatura de exposición térmica es superior a 450 grados, la resistencia a la tracción de las aleaciones de Ti-Si muestra una tendencia decreciente y muestran la peor estabilidad térmica después de 500 grados/100 h de tratamiento de exposición térmica, entre los cuales disminuye el alargamiento de las aleaciones de Ti-0.4 Si al 28,0%. TiSi, formado por difusión y dimerización de elementos de Si, es el principal factor que afecta la estabilidad térmica de las aleaciones de Ti-Si.
Las aleaciones de titanio se utilizan ampliamente en los campos aeroespacial, petroquímico, biomédico y otros debido a su alta resistencia, baja densidad y buena resistencia a la corrosión. Una gran parte de las aleaciones de titanio son aleaciones de titanio de alta temperatura, que se utilizan principalmente para fabricar piezas de motores aeroespaciales, como discos de láminas y palas, que son importantes para mejorar la relación empuje-peso de los aviones. En la actualidad, la temperatura de aplicación de las aleaciones de titanio de alta temperatura maduras es principalmente de 600 °C, y las aleaciones de titanio de alta temperatura desarrolladas por varios países son principalmente titanio de tipo casi alfa Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si. aleaciones, típicas de las cuales son el IMI834 del Reino Unido, el Ti-1100 de los Estados Unidos, el BT36 de la Federación Rusa, así como las aleaciones Ti-600, Ti-60 de China. etcétera.
Bajo la influencia de altas temperaturas, la organización de la aleación se altera, como lo demuestran los cambios en la organización y la morfología de los precipitados. La estabilidad térmica se puede utilizar para caracterizar la capacidad de una aleación para mantener sus propiedades a altas temperaturas y determina la temperatura a la que se puede utilizar la aleación. Diferentes elementos de aleación tienen diferentes efectos sobre la estabilidad térmica, por lo que es necesario seleccionar el elemento de aleación apropiado. si es un elemento indispensable en las aleaciones de titanio de alta temperatura debido a su papel único en la resistencia a la fluencia. Actualmente, las aleaciones de titanio de alta temperatura con una temperatura de 400 grados y sobre todo contienen Si, y el contenido de Si de la aleación de titanio británica IMI834 ha alcanzado incluso el 0,5%, mientras que el contenido de Si del TG6 de China La aleación de titanio de alta temperatura también alcanzó el 0,4%. Sin embargo, según la investigación de Seagle, el Si es un elemento B-estable eutéctico, que desempeña un papel en el fortalecimiento de la solución sólida y también precipita en forma de siliciuros en la matriz de la aleación de titanio o en los límites de los granos, cambiando el comportamiento de deformación de la aleación y afectando su estabilidad térmica. Se utilizaron aleaciones TA1, Ti-0.2Si y Ti-0.4Si como objetos de investigación para estudiar el efecto de los elementos de Si en su rendimiento de estabilidad térmica, con el fin de aclarar el efecto del comportamiento de precipitación de los elementos de Si. sobre la estabilidad térmica durante la exposición térmica.
Conclusión
(1) El elemento Si puede refinar el grano de la aleación Ti-Si y tiene un efecto de fortalecimiento obvio sobre la aleación. Con el aumento del contenido de Si, el tamaño de grano de las aleaciones de Ti-Si disminuye significativamente, la resistencia aumenta significativamente y la plasticidad disminuye; la resistencia de las aleaciones de Ti-0.2Si y Ti-0.4Si aumenta primero y luego disminuye en el proceso de exposición térmica, mientras que la resistencia de las aleaciones de Ti-0.4Si disminuye significativamente, y Ambas aleaciones son las peores en términos de plasticidad después de una exposición térmica a 500 grados durante 100 h. La resistencia de las aleaciones de Ti-0.4Si disminuye significativamente después de la exposición térmica, y la plasticidad de las aleaciones de Ti-0.4Si es peor después de la exposición térmica.
(2) Las aleaciones de Ti-0.2Si y Ti-0.4Si son principalmente fases de TiSi precipitadas después de la exposición térmica. La difusión sesgada del elemento Si en el proceso de exposición al calor es la razón principal para la formación de la fase TisSi, y la fase TiSi, que crece gradualmente, es la razón principal para el aumento de la resistencia de la aleación y la disminución de la plasticidad. En exposición térmica por encima de 500 °C, la creciente fase aglomerada de TiSi conduce a una disminución en la coordinación de los límites de grano, lo que resulta en una disminución en la resistencia de las aleaciones de Ti-Si.
(3) El tamaño y la distribución de la fase TisSi afectan la resistencia y plasticidad de la aleación. Afectado por el tamaño de grano y el contenido atómico de Si, TiSi, fase en Ti-0.2Si y Ti-0.4Si aleaciones en el tamaño y distribución de una diferencia significativa, principalmente en el Ti{{5} }.4Precipitación de la aleación de Si en los límites de los granos, mientras que en Ti-0.2Las aleaciones de Si precipitan dentro de los límites del grano y de los granos.