Ze względu na szereg zalet, takich jak wysoka wytrzymałość właściwa, dobra odporność na korozję i odporność na wysoką temperaturę, stopy tytanu są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, morskim i chemicznym.
Czysty tytan przemysłowy jest rodzajem materiału o konstrukcji metalowej o wysokiej wytrzymałości właściwej i dobrej odporności na korozję, ma wysoką plastyczność procesową i jest zdolny do dużych odkształceń nawet w warunkach odkształcenia na zimno. W ostatnich latach folie z czystego tytanu znajdują zastosowanie w coraz szerszym zakresie zastosowań, takich jak płytowe wymienniki ciepła, płyty faliste do zastosowań w przemyśle elektrolizy i tytanowe panele ścian osłonowych.
Formowanie na zimno jest ważną metodą formowania folii. Na przykład, tytanowe płytowe arkusze wymienników ciepła TA1 są zwykle formowane przez tłoczenie na zimno, a taśma musi mieć dobre właściwości rozszerzalnościowe. Folia z czystego tytanu ma następujące wady w procesie tłoczenia i formowania: (1) duże odbicie, wytrzymałość tytanu na zginanie jest stosunkowo wysoka, moduł sprężystości jest mały, więc odkształcenie sprężyste jest wysokie, a odbicie po formowaniu jest duże; (2) anizotropia plastyczna jest duża, co wynika z faktu, że taśmy i folie ze stopów tytanu walcowane są metodą taśmową i nie ma możliwości zmiany kierunku taśmy w procesie produkcji taśmy, dlatego taśmy i folie generalnie mają znaczące zjawisko anizotropii właściwości mechanicznych, zwłaszcza plastyczność. Anizotropia będzie znacząco wpływać na formowanie w prasie i zwykle plastyczność poprzeczna jest mniejsza niż w kierunku wzdłużnym, co prowadzi do pękania w prasie.
W niniejszej pracy materiałem badawczym był stop tytanu TA1, cięty w procesie produkcji taśmy, a następnie walcowany krzyżowo w celu zbadania wpływu walcowania krzyżowego na organizację i właściwości folii ze stopu tytanu TA1.
1 Materiały i metody badawcze
W artykule materiałem badawczym był stop tytanu TA1, którego skład przedstawiono w tabeli 1. Do przygotowania wlewka ze stopu tytanu TA1 metodą próżniowego topienia własnego zużywa się gąbkę tytanową, a następnie przekuwa się ją w wlewek o grubości 155 mm, a następnie walcowano na gorąco w cienką płytę, a na koniec walcowano na zimno w folię o grubości 0,1 mm. W procesie walcowania na zimno folii z cienkich płyt stosuje się dwie metody walcowania: jedną jest walcowanie zwykłe, czyli walcowanie metodą paskową, w której nie ma możliwości zmiany kierunku walcowania poprzecznego; drugi to walcowanie krzyżowe, czyli wycinanie fragmentu próbki płatkowej, zmiana kierunku walcowania (obrót o 90 stopni) w trakcie kolejnego procesu walcowania, a następnie ponowne walcowanie w pierwotnym kierunku do gotowego produktu. Po walcowaniu folie metodą walcowania normalnego i walcowania krzyżowego poddano wyżarzaniu w piecu do wyżarzania próżniowego w temperaturze odpowiednio 680, 700 i 720 stopni przez 1 godzinę.
Po zakończeniu wyżarzania za pomocą mikroskopu optycznego obserwowano mikrostrukturę testowanych folii, a za pomocą maszyny rozciągającej badano właściwości mechaniczne testowanych folii w temperaturze pokojowej. Próbę rozciągania przeprowadzono zgodnie z normą GB/T 228.1-2010.
Wniosek
(1) Mikrostruktura próbek stopu tytanu TAl wyżarzanych metodą walcowania poprzecznego i walcowania normalnego składała się z ziaren równoosiowych; porównując obie metody walcowania można stwierdzić, że po walcowaniu poprzecznym wielkość ziaren jest mniejsza, a organizacja bardziej jednorodna.
(2) Wraz ze wzrostem temperatury wyżarzania wytrzymałość materiału stopniowo maleje, a plastyczność stopniowo rośnie.
(3) Po walcowaniu poprzecznym wytrzymałość próbki maleje, a plastyczność wzrasta, a stopień anizotropii wytrzymałości i plastyczności znacznie maleje; jednocześnie znacznie zmniejsza się współczynnik wytrzymałości na zginanie poprzeczne.
(4) Wielkość ziaren i granica plastyczności odpowiadają zależności Halla-Petcha. Po walcowaniu krzyżowym wartości σ0 są znacznie niższe, a wszystkie wartości K są dodatnie; po zwykłym walcowaniu wartości σ0 są wyższe, a wszystkie wartości K są ujemne.
