23296

بررسي تاثير عمليات حرارتي بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ تيتانيم Ti-6Al-4V

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1396

1399/11/29

دكتر سيد حسين رضوي

دكتر بهمن ميرزاخاني

مواد و متالورژي

هدف از پژوهش حاضر، بررسي تأثير دماي آنيل و محيط سرمايش پس از عمليات آنيل محلولي بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ (Ti-6242) Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo، است. مطالعه ي تاثير دماي عمليات آنيل محلولي با انجام آن در محدوده‌ي دو فازي آلفا-بتا (دماي ◦C 870) و محدوده‌ي تك فاز بتا (دماي ◦C 970)، با دو محيط سرمايش آب و هوا انجام شد. در ادامه جهت تعيين دماي پيرسازي، نمونه‌هايي در دماها و زمان‌هاي مختلف، تحت پيرسازي قرار گرفتند و پس از انجام آزمايش سختي، دما و زمان مناسب پيرسازي، دماي◦C 550 و زمان 3 ساعت، تعيين گرديد. نتايج حاصل از مطالعات ريزساختاري نشان داد كه آنيل انحلالي در محدوده‌ي تك فاز بتا، به واسطه‌ي تشكيل ساختارهايي همچون مارتنزيت، باعث افزايش استحكام و كاهش داكتيليته شده، همچنين آنيل محلولي در محدوده‌ي دوفازي آلفا-بتا، بيشترين مقدار داكتيليته را به همراه دارد. به منظور بررسي دماي استحاله از آناليز DTA، استفاده گرديد، همچنين براي بررسي تركيب شيميايي، ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ، از آزمايش هايي همچون: كوانتومتري، متالوگرافي، SEM، EDS، آزمايش كشش و آناليز XRD، استفاده شد. به طور كلي چنانچه هدف از عمليات حرارتي، افزايش استحكام است، عمليات آنيل، بايد در محدوده‌ي تك فاز بتا انجام شده و در آب كوئنچ گردد و چنانچه هدف از عمليات حرارتي، افزايش استحكام همراه با داكتيليته است، عمليات آنيل در محدوده‌ي دوفازي آلفا-بتا، انجام شده و در هوا سرد شود. در اين پژوهش، بيشترين مقدار استحكام تسليم و استحكام كششي مربوط به عمليات آنيل انحلالي در محدوده‌ي تك فاز بتا(◦C 970)، كوئنچ در آب و رسوب‌سختي پس از آن بوده است و استحكام تسليم در اين سيكل عمليات حرارتي، MPa 1041، بوده كه نسبت به حالت قبل از عمليات حرارتي، 37% افزايش داشته است. همچنين استحكام كششي در اين سيكل، MPa 1148 مي‌باشد كه نسبت به حالت قبل از عمليات حرارتي، 28% افزايش يافته است. بيشترين درصد ازدياد طول در بين سيكل‌هاي عمليات حرارتي، 97/10%، است كه مربوط به سيكل عمليات حرارتي در منطقه‌ي دوفازي و سرمايش در هوا است و نسبت به حالت قبل از عمليات حرارتي، 36/5%، كاهش يافته است.

1399/12/13

Investigation of the effect of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V titanium alloy

2/17/2021 12:00:00 AM

This study aimed to investigate the effect of annealing temperature and cooling environment after solution annealing operation on the microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242) alloy. The effect of solution annealing operation temperature in the α-β two-phase region (870 °C) and the β single-phase region (970 °C) with two cooling medium was investigated. In order to determine the optimal aging temperature, samples have aged at different temperatures and times, and finally the temperature and time of 550 °C and 3 hours were determined, respectively. Microstructural results showed that solution annealing in the β single-phase region has increased strength and decreased ductility due to the formation of structures such as martensite. Besides, solution annealing in the α-β two-phase region has the highest ductility. DTA analysis was used to determine the transformation temperature. Quantometer, metallography, SEM, EDS, tensile testing, and XRD analysis were also used to investigate the chemical composition, microstructure, and mechanical properties of the alloy. Generally, the results showed that the annealing operation should be performed in the β single-phase region and quenched in water, if the purpose of heat treatment is to increase the strength. Furthermore, if the purpose of the heat treatment is to increase the strength and ductility, the annealing operation should be perform in the α-β biphasic region and use air as the cooling medium. In this study, the highest yield strength and tensile strength values were related to the profile of solution annealing heat treatment in the β single-phase region at 970 ° C, quench in water, and aging. The yield strength and tensile strength in this heat treatment cycle were 1041 MPa and 1148 MPa, respectively, which increased about 37% and 5.36% compared to the non-heat treatment mode. Among heat treatment cycles, the highest percentage of elongation was 10.97%, which is related to the heat treatment in the biphasic region and cooling in air, which has decreased about 5.36% compared to the non-heat treatment mode.

پيرسازي، داكتيليته، استحكام، خواص مكانيكي، آلياژ Ti-6242، عمليات آنيل محلولي

Aging, mechanical properties, Ti-6242 alloy, solution annealing