Legeringidentiteit en standaardbasis
TB10 is een metastabiele bèta-titaniumlegering in het GB-aanduidingssysteem, gedekt door GB/T 3620.1, met een samenstelling op basis van molybdeen-, vanadium-, chroom- en aluminiumtoevoegingen die de bètafase stabiliseren en het mogelijk maken dat een hoge sterkte kan worden ontwikkeld door middel van oplossingsbehandeling gevolgd door veroudering. Het wordt geleverd als staaf-, draad- en smeedmateriaal volgens GB/T 2965 en wordt gebruikt voor structurele componenten, bevestigingsmiddelen en casco-hardware met hoge sterkte, waarbij een combinatie van sterkte boven 1000 MPa, lage dichtheid en goede corrosieweerstand vereist is.
De legering is om twee redenen bereid. Ten eerste reageren metastabiele bèta-legeringen op warmtebehandeling, zodat dezelfde chemie in een zachte toestand kan worden geleverd voor vorming en vervolgens kan worden versterkt op de plaats van gebruik. Ten tweede heeft de bètastructuur een goed door-verhardingsgedrag, zodat grote delen gelijkmatig kunnen worden versterkt in plaats van alleen aan de oppervlakte.
Smelten en ingotvoorbereiding
De productie begint met de selectie van grondstoffen en een zorgvuldige voorbereiding van de lading, omdat de zuiverheid en verhouding van de inputmaterialen alles stroomafwaarts bepalen. Sponstitanium van gecontroleerde kwaliteit wordt gemengd met masterlegeringen van de bètastabilisatoren en met aluminium, en vervolgens tot elektroden samengeperst. Het smelten wordt uitgevoerd in een vacuümverbruikbare boogoven, gewoonlijk met twee of drie opeenvolgende smeltingen om de chemische homogeniteit te verbeteren. De vacuümomgeving verwijdert vluchtige onzuiverheden en opgeloste gassen, en herhaaldelijk smelten vermindert de segregatie van de zwaardere legeringselementen, wat het grootste risico is in een bètarijke samenstelling.
Na het smelten wordt de staaf geconditioneerd door machinaal bewerken of slijpen om oppervlaktedefecten en de met zuurstof verrijkte laag te verwijderen. De chemie wordt aan de boven-, midden- en onderkant geverifieerd om te bevestigen dat er geen macro-segregatie overblijft.
Smeden en thermomechanische verwerking
Smeden verbetert de gegoten microstructuur en zet deze om in een bewerkte structuur met betere mechanische eigenschappen. De route voor TB10 omvat normaal gesproken het smeden van open matrijzen, stuiken en trekken in drie richtingen, en stuiken en trekken in twee richtingen, met tussentijdse opwarming. De temperatuur en de reductieverhouding worden tijdens elke passage nauwlettend gecontroleerd om twee redenen: oververhitting boven de bètatransus produceert grove bètakorrels die later niet kunnen worden verfijnd, en verbranding aan het oppervlak veroorzaakt broze scheuren die zich tijdens de daaropvolgende bewerking voortplanten.
| Procesfase | Controlepunt | Doel |
|---|---|---|
| Open matrijzen smeden | Temperatuur onder bèta-transus, matige verlaging | Verbreek de gegoten structuur |
| Multi-directioneel verstoren en tekenen | Wisselende spanningsrichting, gecontroleerd opwarmen | Verfijn en homogeniseer de korrelstructuur |
| Laatste smeden | Eindtemperatuur en reductieverhouding geregistreerd | Stel de structuur in voor de warmtebehandelingsreactie |
| Koeling na smederij | Gecontroleerde koelsnelheid | Voorkom restspanning en barsten |
Oplossing Behandeling en veroudering
Na het smeden wordt het materiaal oplossingsbehandeld en verouderd. Oplossingsbehandeling wordt uitgevoerd bij hoge temperatuur, boven de bètatransus of in het bovenste alfa-bètaveld, afhankelijk van het vereiste eigenschappenevenwicht, en gevolgd door snelle afkoeling, zodat de legeringselementen in oplossing blijven en een metastabiele bètastructuur behouden blijft. Veroudering wordt vervolgens uitgevoerd bij een lagere temperatuur, doorgaans in het bereik van 480 tot 560 graden, om fijne secundaire fasedeeltjes door de hele matrix te laten neerslaan. Het zijn de neerslagen die de sterkte verhogen: zonder veroudering blijft de legering zacht en vormbaar, en na veroudering bereikt ze sterkteniveaus in de klasse 1100 MPa of hoger.
Zowel de temperatuur als de tijd moeten voor elke batch worden geregistreerd, omdat veroudering bij een te lage temperatuur ervoor zorgt dat de legering onder-verouderd raakt en onder de beoogde eigenschappen blijft, terwijl over-veroudering de neerslag grover maakt en de sterkte verlaagt, terwijl de ductiliteit toeneemt. De afkoelsnelheid van de oplossingsbehandeling is net zo belangrijk: door langzame afkoeling kan de neerslag voortijdig beginnen en wordt de respons op de daaropvolgende verouderingsbehandeling verminderd.
Bewerking, inspectie en levering
Titaniumlegeringen zijn slecht te bewerken vanwege de lage thermische geleidbaarheid en de sterke neiging om de snijkant te beschadigen. TB10 wordt normaal gesproken bewerkt met gecoat hardmetaal of slijtvast gereedschap, scherpe randen, lage snijsnelheid, royale voeding en overstromingskoelmiddel, met stijve opstellingen om klapperen te onderdrukken. Slijpen wordt gebruikt voor afwerking waarbij maatvoering van cruciaal belang is, en een spanningsontlastende behandeling kan worden toegepast op bewerkte onderdelen voordat ze uiteindelijk verouderen.
De leveringsinspectie voor TB10-staven en smeedstukken omvat de chemische samenstelling, trekeigenschappen in de gespecificeerde warmtebehandelingsomstandigheden, hardheid, microstructuurevaluatie van de bètakorrelgrootte en de gesmede structuur, en ultrasone inspectie voor interne defecten. Records worden geleverd als een testcertificaat van de fabriek aan EN 10204 3.1 met het hittenummer traceerbaar door smelten, smeden en hittebehandeling, zodat de klant kan bevestigen dat de eigenschappen zijn ontwikkeld via de route die op het certificaat staat vermeld in plaats van door opnieuw- een ander lot opnieuw te testen.
Veelgestelde vragen
Vraag: Wat voor soort legering is TB10?
A: Het is een metastabiele bèta-titaniumlegering, aangewezen onder GB/T 3620.1, ontwikkeld voor structurele en bevestigingstoepassingen met hoge sterkte en versterkt door oplossingsbehandeling en veroudering.
Vraag: Waarom wordt vacuümboogsmelten gebruikt voor titaniumlegeringen?
A: De vacuümomgeving verwijdert opgeloste gassen en vluchtige onzuiverheden, en meerdere smeltgangen verminderen de segregatie van zware legeringselementen, waardoor een chemisch homogene staaf ontstaat.
Vraag: Waarom is de temperatuur van het smeden zo belangrijk?
A: Bij het werken boven de bèta-transus ontstaan grove bètakorrels die achteraf niet kunnen worden verfijnd, terwijl plaatselijke oververhitting het oppervlak kan verbranden en scheuren kan veroorzaken tijdens volgende passages.
Vraag: Wat doet veroudering met TB10?
A: Het precipiteert fijne secundaire fasedeeltjes in de metastabiele bètamatrix, waardoor de sterkte wordt verhoogd tot de klasse van 1100 MPa, terwijl de bruikbare ductiliteit en taaiheid behouden blijft.
Vraag: Hoe wordt de TB10-bar vóór levering geïnspecteerd?
A: Chemische analyse, trekproeven in de gespecificeerde toestand, evaluatie van hardheid en microstructuur, maatvoeringscontroles en ultrasone inspectie voor interne defecten, gerapporteerd op een certificaat aan EN 10204 3.1.
