Aloi titanium Gr9 (Ti-3Al-2.5V) ialah aloi titanium jenis-rendah hampir- yang diperoleh daripada pengoptimuman lelaran aloi TC4. Ia mempunyai sifat mekanikal suhu tinggi dan rendah yang sangat baik, rintangan kakisan, dan keplastikan kerja sejuk dan panas, sementara juga mempamerkan kebolehbentukan dan kebolehkimpalan yang stabil dan boleh dipercayai. Ia merupakan bahan teras untuk-tiub ringan kelas atas. Disebabkan kelebihan prestasinya yang komprehensif, tiub aloi titanium Gr9 digunakan secara meluas dalam bidang utama seperti talian bahan api hidraulik untuk enjin aero, peralatan sukan mewah, selongsong penggerudian minyak, dan saluran paip pertukaran haba, di mana keperluan proses yang sangat tinggi diletakkan pada keseragaman bahan, kestabilan struktur mikro, dan konsistensi pembentukan.
Semasa pengeluaran gelek sejuk kumpulan tiub aloi titanium Gr9, retakan menembusi membujur kawasan besar-berlaku apabila tiub ditipiskan daripada Φ70mm×8mm kepada Φ55mm×6mm. Keretakan itu tertumpu secara tempatan di sepanjang arah membujur badan tiub, tanpa calar, hentaman atau kerosakan luaran lain yang jelas pada permukaan tiub. Retakan menembusi dinding tiub sepenuhnya, secara langsung menyebabkan kadar sekerap 60% untuk kumpulan tiub ini, memberi kesan teruk kepada kemajuan pengeluaran dan kadar kelayakan produk siap. Untuk mengenal pasti punca kecacatan dengan tepat dan menyelesaikan masalah keretakan kelompok, kajian ini menjalankan eksperimen sistematik termasuk analisis komponen, pemerhatian metalografi, analisis morfologi patah, dan perbandingan kekerasan mikro untuk menganalisis secara mendalam mekanisme keretakan gelek sejuk tiub Gr9 dan membangunkan penyelesaian pengoptimuman proses yang disasarkan.
Dalam eksperimen ini, beberapa set sampel telah dikumpulkan dari kedua-dua kawasan retak dan utuh paip. Komposisi kimia dianalisis menggunakan spektrometer bacaan-spektrum penuh-penuh ICP dan penganalisis oksigen dan nitrogen TC-600. Pada masa yang sama, sampel metalografi membujur dan melintang disediakan, dan etsa metalografi dilakukan menggunakan asid hidrofluorik, asid nitrik dan-air. Perbezaan dalam struktur matriks diperhatikan menggunakan mikroskop optik. Struktur mikro permukaan keretakan retak telah diperhatikan menggunakan mikroskop elektron pengimbasan, dan ujian perbandingan kekerasan berbilang titik telah dijalankan ke atas kedua-dua jenis sampel menggunakan penguji kekerasan mikro untuk mengenal pasti punca utama kecacatan secara menyeluruh.
Analisis komposisi mendedahkan keabnormalan dalam sampel retak, dengan kandungan besi yang berlebihan dan kandungan oksigen menghampiri had atas piawai, dengan ketara menyumbang kepada turun naik sifat bahan. Analisis metalografi menunjukkan bahawa kawasan paip yang utuh mempamerkan struktur equiaxed standard yang seragam dan stabil dengan susunan butiran yang tetap dan konsistensi struktur mikro yang baik; walau bagaimanapun, kawasan retak menunjukkan pengayaan yang tidak normal bagi -fasa dalam arah melintang dan butiran kasar yang ketara dalam arah membujur, menunjukkan arah aliran ke arah transformasi struktur Widmanstätten dan keseragaman mikrostruktur yang merosot teruk.
Pemerhatian mikroskopik pada permukaan patah mengesahkan bahawa keretakan paip adalah patah rapuh antara butiran biasa, tanpa ciri ubah bentuk plastik, menunjukkan proses-rekahan yang disebabkan oleh ketidakhomogenan struktur mikro dalaman. Ujian kekerasan menguatkan lagi kecacatan itu, menunjukkan bahawa purata kekerasan Vickers di kawasan retak adalah 15% lebih tinggi daripada matriks biasa, membentuk kawasan mengeras setempat dan menyebabkan rintangan tidak sekata terhadap ubah bentuk gelek dalam paip.
Analisis data eksperimen yang komprehensif mendedahkan punca utama keretakan kumpulan dalam paip: Semasa peringkat peleburan dan batching aloi Gr9, paku besi digunakan sebagai agen doping untuk unsur mengaloi. Walau bagaimanapun, paku besi tidak dapat disebarkan secara seragam semasa mencampurkan, mengakibatkan pengagihan besi tidak sekata pada elektrod peleburan. Ini akhirnya membawa kepada kecacatan pengasingan besi setempat dalam jongkong. Kawasan yang diasingkan ini meningkatkan kekerasan bahan dan rintangan ubah bentuk dengan ketara, membentuk blok yang dikeraskan secara tempatan. Semasa penggelek sejuk dan ubah bentuk plastik tinggi yang berikutnya, kawasan yang mengeras tidak sepadan dengan kapasiti ubah bentuk matriks biasa, menyebabkan kepekatan tegasan yang tidak dapat dilepaskan secara seragam. Ini akhirnya mengakibatkan rekahan rapuh di sepanjang sempadan butiran, membentuk rekahan tembus membujur.
Untuk menangani punca kecacatan proses ini, pengubahsuaian proses yang tepat telah dilaksanakan pada akhir pengeluaran. Sistem batching aloi telah dioptimumkan, menghapuskan penambahan terus paku besi dan menggantikannya dengan aloi induk TiFe dan VAlFe untuk mencapai pencampuran seragam dan peleburan unsur pengaloian yang stabil. Selepas pengoptimuman proses dan pengesahan pengeluaran rolling kelompok, tiub aloi titanium Gr9 tidak lagi menunjukkan kecacatan seperti keretakan membujur dan patah rapuh setempat. Struktur mikro tiub adalah seragam, dimensi adalah stabil, dan kadar kelayakan pembentukan telah dipertingkatkan dengan ketara, mengesahkan sepenuhnya ketepatan analisis punca kecacatan dan keberkesanan proses pembetulan.
Kajian mengenai proses keretakan gelek sejuk tiub Gr9 ini dengan jelas mendedahkan kesan maut pengumpul aloi tidak sekata dan pengasingan unsur ke atas kualiti pembentukan tiub aloi titanium. Dalam pengeluaran tiub aloi titanium ketepatan, keseragaman batching peleburan, kawalan unsur kekotoran, dan kestabilan struktur mikro adalah kunci teras untuk mengawal kualiti pembentukan rolling sejuk. Dengan mengoptimumkan proses pengumpul aloi perantaraan, kecacatan seperti pengasingan unsur, struktur mikro yang tidak normal, dan kekerasan yang tidak sekata boleh dielakkan daripada sumber, menyelesaikan sepenuhnya masalah keretakan rapuh dalam gulungan sejuk tiub Gr9.
Penyelidikan ini menyediakan sokongan teori yang penting untuk pengeluaran penggelek berskala -besar dan tinggi-berkualiti tinggi bagi tiub aloi titanium Gr9, mempertingkatkan sistem kawalan proses secara berkesan untuk batching peleburan aloi titanium dan pembentukan plastik, serta mempunyai nilai aplikasi kejuruteraan yang signifikan untuk meningkatkan kualiti dan kecekapan tiub titanium ketepatan tinggi{3} dan peralatan,{3} dan peralatan angkasa lepas.