Tänu paljudele eelistele, nagu kõrge eritugevus, hea korrosioonikindlus ja kõrge temperatuurikindlus, on titaanisulameid laialdaselt kasutatud kosmose-, mere- ja keemiatööstuses.
Tööstuslik puhas titaan on kõrge eritugevuse ja hea korrosioonikindlusega metallkonstruktsioonide materjal, millel on kõrge protsessi plastilisus ja see on võimeline suurel määral deformeeruma isegi külmade deformatsioonitingimuste korral. Viimastel aastatel on puhast titaanfooliumit kasutatud üha laiemates rakendustes, nagu plaatsoojusvahetid, elektrolüüsitööstuses kasutatavad gofreeritud plaadid ja titaanist kardinapaneelid.
Kilede jaoks on oluline vormimismeetod külmpressimine. Näiteks TA1 titaanplaatsoojusvaheti lehed moodustatakse üldiselt külmstantsimise teel ja ribal peavad olema head paisumisomadused. Puhtal titaanfooliumil on tembeldamis- ja vormimisprotsessis järgmised puudused: (1) suur tagasilöök, titaani paindetugevus on suhteliselt kõrge, elastsusmoodul on väike, seega on elastne deformatsioon suur ja tagasilöök pärast vormimist on suur; (2) plastiline anisotroopia on suur, kuna titaanisulamist ribad ja fooliumid rullitakse ribameetodil ning ribade tootmisprotsessis ei ole võimalik riba suunda muuta, nii et ribad ja fooliumid neil on üldiselt märkimisväärne mehaaniliste omaduste anisotroopia nähtus, eriti plastilisus. Anisotroopia mõjutab märkimisväärselt pressi vormimist ja tavaliselt on põiki plastilisus madalam kui pikisuunas, mis põhjustab pressi pragunemist.
Selles artiklis võetakse katsematerjalina TA1 titaanisulam, mis lõigatakse ribade tootmisel viiludeks ja seejärel ristvaltsitakse, et uurida ristvaltsimise mõju TA1 titaanisulamist fooliumi struktuurile ja omadustele.
1 Katsematerjalid ja -meetodid
Käesolevas töös on katsematerjalina TA1 titaanisulam, selle koostis on näidatud tabelis 1. titaankäsna kasutatakse TA1 titaanisulamist valuploki valmistamiseks vaakumis omatarbega sulatamise teel ja seejärel sepistatakse 155 mm paksuseks plaadiks. ja seejärel kuumvaltsimisega õhukeseks plaadiks ning lõpuks külmvaltsitud õhuke plaat fooliumiks paksusega 0,1 mm. Õhukestest plaatidest fooliumi külmvaltsimise protsessis kasutatakse kahte valtsimismeetodit: üks on tavaline valtsimine ehk valtsimine ribameetodil, mille ristvaltsimise suunda ei ole võimalik muuta; teine on ristvaltsimine, st helvestest proovitüki osa lõikamine, rullimissuuna muutmine (pöörlemine 90 kraadi võrra) järgneva valtsimisprotsessi ajal ja seejärel rullimine uuesti algses suunas lõpptooteni. Pärast rullimist lõõmutati tavalist rullimist ja ristvaltsimist kasutavaid kilesid vaakumlõõmutusahjus vastavalt 680, 700 ja 720 kraadi juures 1 tund.
Pärast lõõmutamise lõpetamist kasutati optilist mikroskoopi katsekilede mikrostruktuuri vaatlemiseks ja tõmbemasinaga katsekilede toatemperatuuri mehaanilisi omadusi. Tõmbekatse viidi läbi vastavalt GB/T 228.{1}} standardile.
Järeldus
(1) Ristvaltsimise ja normaalvaltsimisega lõõmutatud TAl titaanisulamist proovikehade mikrostruktuur koosnes võrdseteljelistel teradest; kahte valtsimismeetodit võrreldes võib leida, et pärast ristvaltsimist on terade suurus väiksem ja korraldus homogeensem.
(2) Lõõmutustemperatuuri tõustes väheneb järk-järgult materjali tugevus ja järk-järgult suureneb plastilisus.
(3) Pärast ristvaltsimist proovi tugevus väheneb ja plastilisus suureneb ning tugevuse ja plastilisuse anisotroopia aste väheneb oluliselt; samal ajal väheneb oluliselt põiksuunalise paindetugevuse suhe.
(4) Tera suurus ja voolavuspiir järgivad Halli-Petchi suhet. Pärast ristvaltsimist on σ0 väärtused oluliselt väiksemad ja K väärtused kõik positiivsed; pärast tavalist veeretamist on σ0 väärtused suuremad ja K väärtused kõik negatiivsed.
