Studija o uticaju Si elementa na termičku stabilnost legura titanijuma

Utjecaj Si na termičku stabilnost tri binarne legure TiSi s različitim sadržajem Si istražen je provođenjem eksperimenata termičkog izlaganja na različitim temperaturama u trajanju od 100 h i karakteriziranjem termičke stabilnosti legura mehaničkim svojstvima. Rezultati pokazuju da u eksperimentalnim uslovima dodavanje Si elementa povećava vlačnu čvrstoću legura, a što je veći sadržaj Si, to je povećanje čvrstoće veće: tokom procesa termičkog izlaganja, kada je temperatura termičkog izlaganja viša od 450°C. stepena, zatezna čvrstoća Ti-Si legura pokazuje trend smanjenja, a najlošiju termičku stabilnost pokazuju nakon 500 stepeni/100 h termičkog tretmana, među kojima se smanjuje izduženje Ti-0.4 Si legura na 28,0%. TiSi, nastao difuzijom i dimerizacijom Si elemenata, je glavni faktor koji utiče na termičku stabilnost Ti-Si legura.
Titanijumske legure se široko koriste u vazduhoplovstvu, petrohemiji, biomedicini i drugim poljima zbog svoje visoke čvrstoće, male gustine i dobre otpornosti na koroziju. Veliki dio titanijumskih legura su legure titanijuma na visokim temperaturama, koje se uglavnom koriste za proizvodnju delova motora vazduhoplovstva kao što su lisni diskovi i lopatice, koji su važni za poboljšanje odnosa potiska i težine aviona. Trenutno je temperatura primjene zrelih visokotemperaturnih legura titana uglavnom na 600'C, a legure titanijuma visoke temperature koje su razvile različite zemlje su uglavnom Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si titan skoro alfa tipa. legure, za koje su tipične IMI834 iz Ujedinjenog Kraljevstva, Ti-1100 iz Sjedinjenih Država, BT36 iz Ruske Federacije, kao i kineske legure Ti-600, Ti{16}} i tako dalje.
Pod uticajem visokih temperatura dolazi do promjene organizacije legure, o čemu svjedoče promjene u organizaciji i morfologiji precipitata. Termička stabilnost se može koristiti za karakterizaciju sposobnosti legure da zadrži svoja svojstva na visokim temperaturama i određuje temperaturu na kojoj se legura može koristiti. Različiti legirajući elementi imaju različite efekte na termičku stabilnost, pa je potrebno odabrati odgovarajući legirajući element. si je nezamjenjiv element u legurama titana na visokim temperaturama zbog svoje jedinstvene uloge u otpornosti na puzanje. Trenutno visokotemperaturne legure titanijuma sa temperaturom od 4{{2}0 stepena i iznad svega sadrže Si, a sadržaj Si u britanskoj leguri titana IMI834 dostigao je čak 0,5%, dok je sadržaj Si u kineskom TG6 visokotemperaturna legura titanijuma takođe je dostigla 0,4%. Međutim, prema Seagleovom istraživanju, Si je eutektički B-stabilan element, koji igra ulogu u jačanju čvrste otopine i također se taloži u obliku silicida u matrici legure titana ili na granicama zrna, mijenjajući deformacijsko ponašanje legure i utječući na njegovu termičku stabilnost. Legure TA1, Ti-0.2Si i Ti-0.4Si korišćene su kao istraživački objekti za proučavanje uticaja Si elemenata na njihovu termičku stabilnost, kako bi se razjasnio uticaj taložnog ponašanja Si elemenata na termičku stabilnost tokom toplotnog izlaganja.
Zaključak
(1) Si element može rafinirati zrno Ti-Si legure i ima očigledan efekat jačanja na leguru. Sa povećanjem sadržaja Si, veličina zrna Ti-Si legura značajno se smanjuje, čvrstoća se značajno povećava, a plastičnost se smanjuje; čvrstoća legura Ti-0.2Si i Ti-0.4Si se prvo povećava, a zatim smanjuje u procesu termičkog izlaganja, dok se čvrstoća legura Ti-0.4Si značajno smanjuje, a obe legure su najlošije u pogledu plastičnosti nakon termičkog izlaganja na 500 stepeni u trajanju od 100 h. Čvrstoća legura Ti-0.4Si značajno opada nakon termičkog izlaganja, a plastičnost Ti-0.4Si legura je najgora nakon termičkog izlaganja.
(2) Ti-0.2Si i Ti-0.4Si legure su uglavnom TiSi faze taložene nakon termičkog izlaganja. Pristrasna difuzija Si elementa u procesu izlaganja toploti je glavni razlog za nastanak TisSi, faze, a postepeno rastuća TiSi, faza je glavni razlog povećanja čvrstoće legure i smanjenja plastičnosti. U termičkom izlaganju iznad 500'C, rastuća aglomerirana TiSi, faza dovodi do smanjenja koordinacije granica zrna, što rezultira smanjenjem čvrstoće Ti-Si legura.
(3) Veličina i raspodjela TisSi;faze utječu na čvrstoću i plastičnost legure. Pod uticajem veličine zrna i atomskog sadržaja Si, TiSi, faza u Ti-0.2Si i Ti-0.4Si legurama u veličini i distribuciji postoji značajna razlika, uglavnom u Ti{{5} }.4Si legure taloženje na granicama zrna, dok se u Ti-0.2Si legure unutar granica zrna i zrna talože.