航空産業におけるチタン合金鍛造プロセスの分析とアプリケーションの例

August 21, 2023

航空産業におけるチタン合金鍛造プロセスの分析とアプリケーションの例

1. summarize

中国の国民経済、科学技術開発、航空宇宙、航空産業により、特に全国の「ビッグ飛行機」プロジェクトで、民間航空製造業が新しい経済成長点となる新しい開発機会を迎えました。国民経済には、幅広い開発の見通しがあります。航空機の高度な性質、信頼性、適用性、国際市場での国内航空機の競争力を継続的に改善するために、民間航空製造企業、航空製造材料の選択がますます厳しいものを継続的に改善するため。チタン合金は、主に小さな特異的重力、高強度によって特徴付けられ、同時に耐熱性、耐食性があり、現代の航空機成分の材料の主な選択肢になり、航空機の重量を大幅に削減します。 TC4（TI-6AL-4V）は、航空機の主な材料です。 6AL-4V）およびTB6チタン合金航空製造アプリケーションにおける鍛造。

2.チタン合金の分類および鍛造プロセス

室温の微細構造によれば、チタン合金は、α型合金、α +β型合金、β型合金の3つのタイプに分けることができます。 α型合金とβ型合金の関係には良好な鍛造がありますが、温度はα相沈殿の低温によって引き起こされる可能性があります。チタン合金の鍛造プロセスは、鍛造温度とβ遷移温度の関係に応じて、従来の鍛造と高温鍛造に分類されます。

2.1チタン合金の従来の鍛造

一般的に使用される変形チタン合金は、通常、従来の鍛造と呼ばれるβ遷移温度の下に鍛造されています。（α +β）位相ゾーンのビレット加熱温度によると、上部2相ゾーンの鍛造および下部2相ゾーン鍛造に細分化できます。

2.1.1下部二相ゾーン鍛造

より低い2相ゾーンの鍛造は、一般に、一次α相とβが変形に関与するのと同じ時期に、40〜50の加熱と鍛造を下回るβ変換温度にあります。変形温度が低いほど、変形に関与するα相の数が大きくなります。 βゾーンの変形と比較して、β相の再結晶プロセスの下部2相領域では、元のβ粒境界沈殿の変形だけでなく、β穀物でも、新しいβ粒の形成の再結晶が劇的に加速されます。 β中間層間の境界とαラメラが現れます。高強度、良好な可塑性を鍛造するこのプロセスによって生成されますが、その骨折の靭性とクリープ特性は大きな可能性を持っています。

2.1.2上部2相ゾーンの鍛造

それはβ /（α +β）位相遷移点に10-15のforgingの開始の温度を下回っています。変形後の最終的な組織には、より多くのβ変換組織が含まれており、クリープ特性の組織と骨折の靭性を改善できます。チタン合金の可塑性、強度、靭性、その両方。

2.2チタン合金の高温鍛造

「β鍛造」とも呼ばれ、2種類に分かれています。1つ目は、鍛造プロセスを開始および完了するためのβゾーン加熱のビレットです。 2つ目は、蓄積を開始するためのβゾーン加熱のビレットです。2相ゾーンでの大量の変形の変形を制御して、「サブベータフォードサブサブと呼ばれる鍛造プロセスを完了する」 -β鍛造」。 2相ゾーンの鍛造と比較して、β鍛造はより高いクリープ強度と骨折の靭性を獲得する可能性がありますが、チタン合金疲労性能の改善を助長します。

2.3チタン合金の等温ダイ

このプロセスは、材料の超塑性とクリープメカニズムを利用して、より複雑な鍛造を生み出します。金型の要件は予熱し、760〜980℃の範囲で維持されます。油圧は、自動調整に対する抵抗の空白の変形によるプレスの作業速度、圧力の所定の値への油圧をプレスします。カビは加熱に変更されるため、急速な冷却を避けるために非常に速い移動ビームを使用する必要はありません。多くの鍛造航空機には薄い壁があり、rib骨の高い特性があるため、このプロセスは、国内の航空機TB6チタン合金等温精度ダイ鍛造プロセスなど、航空製造に適用されています。

3、TC4 Forgings欠陥分析とプロセスの改善

3.1 TC4の鍛造欠陥と分析

ビーコンTC4の鍛造試験の生産に従って工場で、「ノッチングされた応力骨折」インジケーターを含むいくつかの鍛造パフォーマンスインジケーターが5時間未満になりました。この問題については、まず第一に、TC4冶金組織と形態から分析する必要があります。そして、鍛造プロセスから理由を見つける。

3.1.1 TC4金属学の組織と形態学的特性

TC4チタン合金は、6を含むα +β相のアニール組織で構成されるα +βタイプチタン合金です。 α安定化元素のアルミニウムのα相の固化強化β相能力のバナジウム安定化の強度を改善するための固化強化は少ないため、アニールされた組織のβ相の数は小さく、約7-10で説明しています。？

さまざまな熱処理と熱処理条件におけるTC4合金、基本相α、β、性質と形態の割合は非常に異なります。 TC4が1000℃程度のTC4合金のβ変換温度、TC4が950°に加熱された場合、組織の一次α +β変換の組織後の空冷。空冷式の1100℃に加熱されるなど、ワイス組織として知られる粗い完全に変換されたβ相組織です。加熱と変形が同時に、効果がより明白である場合、TC4合金はβ遷移温度に加熱されますが、変形は小さく、つまりWeiの組織の形成です。その組織的特性は、可塑性、衝撃の靭性は低いが、より良いクリープ抵抗です。上記のβ遷移の変形温度の始まりが、変形の程度が十分に大きい場合、組織は次のとおりです。β粒境界のα相描写は部分的に粉砕され、縞模様のα相は部分的に歪んでおり、既知の縞模様ネットバスケットのような組織として。可塑性を特徴とする衝撃靭性は、等軸の細かい結晶組織と同様に、WEIの組織よりも優れています。高温の持続性とクリープ性能が向上します。加熱温度がβ遷移温度よりも低く、変形の程度が十分である場合、つまり等軸組織を取得することです。全体的なパフォーマンスの向上、特に高い可塑性と衝撃の靭性によって特徴付けられます。ハイブリッド組織の変形の高温部分と高温アニーリングのα +β相面積が、その包括的なパフォーマンスは良好です。

上記から金属編集の分析から、TC4パフォーマンスが低下した場合、2つのリンクの鍛造プロセスによって引き起こされる可能性がある場合に判断できます。
heating加熱温度が高すぎるため、β遷移温度に達するか、それを超えています。
forming鍛造の変形の程度は十分に大きくありません。

3.1.2 TC4鍛造プロセスの分析

α +βチタン合金β穀物サイズと室温の性能の鍛造温度は、温度の上昇（β相転移を超える）β粒サイズであり、伸長と切片の収縮は小さくなり、可塑性は減少します。 TC4鍛造品が全体的なパフォーマンスを良好にすることを確認するために、β遷移温度より下に偽造する必要があります。チタン合金の変形抵抗は高くなりますが、熱伝導率が低い。合金の流れと激しいハンマーでの鍛造により、結果として生じる変形により、温度の個々の部分がβ遷移温度を超える可能性があります。衰退のパフォーマンス。包括的な上記の決定は、最初に決定される可能性があり、TC4忘れは資格のないパフォーマンスの理由を引き起こす可能性があります。

formingビレット加熱温度の鍛造バッチは高すぎ、β遷移点以上です。 forming鍛造中に1回の鍛造、温度が高すぎて、β遷移点を超えています。

single単一のハンマーリングを重視しすぎて、単一の変形度が大きすぎて、局所的な過熱と再結晶の収集により、パフォーマンスが低下します。

feat鍛造後の熱処理温度が高すぎるため、TC4鍛造温度がWEIの組織の形成であるβ遷移点を超えて、鍛造の性能を低下させます。

3.2 TC4鍛造プロセスパラメーターの変更とテスト結果

3.2.1テストパラメーターの選択と結果

上記の分析では、TC4鍛造プロセスパラメーター（表1）を変更すると同時に、光のヒットに注意を払ってください。（注：材料サイズ¢50×113、鍛造サイズ50×65×65）

テスト結果：すべてのパフォーマンスインジケーターは資格があり、そのうち「ノッチ付き応力骨折」指標は5時間を超えています。

3.2.2テスト結果分析

（1）炉の温度と鍛造温度の開始から、20℃以上を資格のある部品を鍛造できる場合でも、加熱温度は高すぎません。

（2）単一のハンマーブローライトヒットを迅速に使用したテスト、標準までのパフォーマンスを鍛造し、ライトヒットが速度を向上させることが鍛造のパフォーマンスを改善することが重要な要素であることを証明するテストが重要な要素です。

（3）20℃を減らすための元のパラメーターよりも熱処理温度を偽造することは、温度制御偏差による炉温度が795°に達し、生産を超える場合、温度の観点からパフォーマンスを改善する要因である可能性があります。 780℃の仕様は、鍛造パフォーマンスの低下につながります。

3.2.3テスト結果の検証と結論

テストの結果をさらに検証するために、およびテストの生成（表2）で、ハンマーリングでは、光の鼓動の方法を依然として維持します。鍛造テストの結果すべての資格のある「ノッチストレス骨折」指標は5時間を超えています。

TC4チタン合金の鍛造品の機械的特性の前後にテスト上記を参照してください（表3）。テストを通じて、次のように結論付けました。TC4チタン合金鍛造の生産において、鍛造プロセスパラメーターを厳密に制御する必要があります。まず第一に、ライトヒットの鍛造に迅速に注意を払って、単一のハンマーブローの変形の量を減らします。第二に、熱処理温度を鍛造するポストの理論的価値は、760〜770の範囲で設定する必要があります。、TC4鍛造品の鍛造品質を確保するため。

4.チタン合金鍛造プロセスの開発見通し

チタン合金鍛造プロセスは、航空、航空宇宙製造業界で広く使用されています。等温鍛造プロセスは、エンジン部品と航空機の構造コンポーネントの生産に使用されています。また、自動車、電力、海軍、その他の産業部門によってますます歓迎されます。外国では、チタン合金の適用が非常に高いレベルまで開発されており、チアル合金と金属間化合物のより高い温度に適用されており、多くの研究が強調されています。これらの材料をより適切に適用するために、同時にその変形プロセスも多くの研究を行っています。また、人々はサブベタ型チタン合金研究のより高い強度にますます注意を払います。チタン合金の適用と鍛造プロセス研究は、ホットなトピックのままです。

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Author:

Mr. negan

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