Mit der Entwicklung der Schiffbauindustrietechnologie steigt die Nachfrage nach Titanmaterialien in der Schiffbauindustrie meines Landes von Tag zu Tag. Derzeit ist die Menge an Titan, die in chinesischen Schiffen verwendet wird, im Vergleich zu anderen Ländern relativ gering, und die Verarbeitungstechnologie ist unausgereift. Materialien aus Titanlegierungen werden hauptsächlich in U-Booten und Unterwasserwaffen verwendet.
Was ist eine TA5-A-Titanlegierung?
Die Titanlegierung TA5-A ist eine Voll-Alpha-Titanlegierung mit mittlerer Festigkeit, guter Schweißleistung und Meerwasserkorrosionsbeständigkeit. Es wird für Zugglieder, Bolzen, Wellen und Druckschalen unter seewasserbeständigen Bedingungen, beispielsweise auf Schiffen, verwendet. Allerdings härtet das Titanlegierungsmaterial TA5-A schnell aus, weist einen großen Verformungswiderstand auf und lässt sich während des Warmumformprozesses nur schwer umformen. An der Oberfläche treten leicht Risse auf, die sich auf die Ausbeute und die Oberflächenqualität des Materials auswirken.
Um die Probleme bei der Blechumformung zu lösen, wird die Oberfläche der TA5-A-Platte vor dem Walzen mit einer Schicht aus reinem Titan bedeckt. Dieser Prozess kann die Oberflächenrisse des fertigen Produkts effektiv reduzieren, aber die Oberfläche des Blechs kann bei der anschließenden Oberflächenbehandlung leicht Unregelmäßigkeiten bilden. „Feine Muster“ beeinflussen die Oberflächenqualität. Die Forscher analysierten und untersuchten die „Muster“, die durch Methoden der Metallographie, Elektronenmikroskopie und Energiespektrumanalyse erzeugt wurden, fanden die Ursachen und Lösungen und perfektionierten den Prozessweg des warmgewalzten TA5-A-Blechs.
TA5-A Titanlegierungsblech
Das Versuchsmaterial besteht aus 16 mm dicken TA5-A-Blättern, chemische Zusammensetzung (Massenanteil, %):
| Al | B | Fe | Si | C | N | H | O | Ti |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3.7 ~ 4.5 | ≤ 0.005 | ≤ 0.3 | ≤ 0.15 | ≤ 0.1 | ≤ 0.04 | ≤ 0.015 | ≤ 0.15 | Marge |
Über das TA5-A-Legierungs-16-mm-Plattenexperiment
Der 5-mm-Plattenrohling aus TA16-A-Legierung wird in einem Elektroofen mit Rollenherd erhitzt, auf einem Warmwalzwerk gewalzt und nach der Wärmebehandlung und der Oberflächenbehandlung einem Leistungstest unterzogen. Das kalte Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop, das umgekehrte metallographische Mikroskop und das Energiespektrometer wurden verwendet, um die metallographische Struktur des 16 mm dicken fertigen Blechs zu beobachten. Die Beobachtung ergab, dass es kleine Muster auf der Oberfläche der Platte gibt.
Auf der Oberfläche des verarbeiteten 16-mm-Fertigblechs wurde eine PT-Penetrationsbehandlung durchgeführt, und es wurden keine Risse auf der Oberfläche des Musters festgestellt. Die metallografische Strukturbeobachtung auf der Oberfläche des Musters ergab, dass die 16 mm dicke fertige Blechstruktur gleichachsig und vollständig gleichachsig ist, die Korngröße gleichmäßig und klein ist und das Muster nicht in die Matrix hineinreicht. Das Muster auf der Oberfläche des Blechs wurde beobachtet und es wurden keine offensichtlichen Risse im Querschnitt beobachtet.
Beim Beobachten des Musters auf der Oberfläche der Probe unter einem Rasterelektronenmikroskop wird festgestellt, dass das Muster auf der Oberfläche der Platte eine Anzahl durchgehender Vertiefungen mit einer Größe von 10–30 &mgr;m ist. Aus den Ergebnissen der Energiespektrumanalyse geht hervor, dass der kleine Vertiefungsteil mit der Zusammensetzung der Materialmatrix übereinstimmt. Eine Entmischung der Materialbestandteile kann ausgeschlossen werden.
Beim Vergleich der Mustereigenschaften mit den Grenzflächenbindungseigenschaften der mit Sprengstoff plattierten Platte aus rostfreiem Stahl wird festgestellt, dass die Eigenschaften ähnlich sind. Das Muster auf der Oberfläche des fertigen TA5-A-Produkts ist eine Zickzack-Verbindungsgrenzfläche, die durch eine Sprengstoffauflage erzeugt wird, und die makroskopische Grenzfläche der Sprengstoffauflage ist ein Zickzack.
Zwischen den Zähnen werden die Grundplatte und die Deckplatte der starken explosiven Aufprallkraft ausgesetzt und bilden eine mehrere Mikrometer breite Übergangszone. In diesem Bereich nimmt die Versetzungsdichte zu und es kommt zu feinen Deckplattentrümmern. Untersuchungen zeigen:
(1) Das Oberflächenmuster der TA5-A-Legierung wird weder durch die Entmischung der chemischen Zusammensetzung des Materials noch durch die durch das Walzen erzeugten Oberflächenrisse verursacht, sondern durch die Bindungsgrenzfläche zwischen der reinen Titanschicht und der Legierung an der Oberfläche beschichtet ist und die Mantelschicht nahe an der Matrix ist. Kombination, verschiedene Farbtöne.
(2) Das Oberflächenmuster verschwindet nach mehreren Oberflächenpolierbehandlungen und anschließendem Beizen.