اثر آنیل انحلالی دوفازی و پیرسازی بر رسوبات آلفا و خواص کششی آلیاژ تیتانیوم Ti-3al-8mo-7v-3cr

آلیاژهای تیتانیوم شبه‌پایدار بتا دارای قابلیت دستیابی به ریزساختارهای متنوع به‌وسیله چرخه‌های مختلف عملیات حرارتی هستند. هدف از پژوهش حاضر، ایجاد ترکیبی از رسوبات آلفای کروی و سوزنی شکل ریز در آلیاژ تیتانیوم شبه‌پایدار بتا ti3al8mo7v3cr با استفاده از آنیل انحلالی در منطقه دوفازی alpha;+ beta; و پیرسازی برای بهبود خواص کششی آن است. به این منظور، روی تسمه‌ای از این آلیاژ عملیات‌ حرارتی آنیل انحلالی در منطقه دوفازی alpha;+ beta; در دمای 750 درجه سانتی‌گراد انجام شد. سپس عملیات پیرسازی تک‌‌مرحله‌ای روی تعدادی از نمونه‌های آنیل انحلالی شده، در دماهای 500، 550 و 600 درجه سانتی‌گراد انجام گرفت. همچنین تعداد دیگری از نمونه‌های آنیل انحلالی شده، تحت عملیات‌ پیرسازی دو‌مرحله‌ای شامل پیرسازی مرحله اول در دمای 300 درجه سانتی‌گراد و پیرسازی مرحله دوم در دماهای 500، 550 و 600 درجه سانتی‌گراد قرار گرفتند. سپس تحولات ساختاری آلیاژ به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی و الگوی پراش پرتوی ایکس و ارزیابی خواص کششی به‌وسیله‌ آزمایش کشش سرد بررسی شد. نتایج نشان داد که ریزساختار آلیاژ پس از آنیل انحلالی در منطقه دوفازی alpha;+ beta; دارای فاز آلفای اولیه‌ کروی با اندازه یک میکرومتر در زمینه‌ بتا است. پیرسازی تک‌‌مرحله‌ای در دمای 550 درجه سانتی‌گراد پس از آنیل انحلالی alpha;+ beta; منجر به تشکیل لایه‌های ریز آلفای ثانویه به ضخامت میکرومتر 0/2 شد. این چرخه عملیات حرارتی، منجر به دستیابی به استحکام تسلیم 1120 مگاپاسکال و انعطاف‌پذیری 13/7 درصد شد. انجام پیرسازی دو مرحله‌ای در دمای 300 درجه سانتی‌گراد و سپس در دمای درجه 550 سانتی‌گراد، منجر به کاهش ضخامت آلفای ثانویه به 0/1 میکرومتر و افزایش استحکام تسلیم و انعطاف‌پذیری به‌ترتیب به 1190 مگاپاسکال و 14/8 درصد شد.

EFFECT OF THE TWO-PHASE SOLUTION ANNEALING AND AGING ON ALPHA PRECIPITATES AND TENSILE PROPERTIES OF Ti-3Al-8Mo-7V-3Cr ALLOY

Metastable beta titanium alloys have the ability to achieve different microstructures as a result of various heat treatment cycles. The aim of the present study was to create a combination of fine spherical and needleshaped alpha phase in a metastable beta Titanium alloy (Ti3Al8Mo7V3Cr) using twophase solution annealing and aging to improve tensile properties. In this regard, one strip of the alloy was solution annealed in the twophase region ( alpha;+ beta;) at 750 °C. Then, some of the solution treated specimens were aged in one step and the others in two steps. The microstructural observation and phase analysis were studied by scanning electron microscope (SEM) and Xray diffraction (XRD), respectively followed by investigating tensile properties using tensile test. The results exhibited that the microstructure of the alloy after annealing in the twophase region ( alpha;+ beta;) consisted of a spherical primary alpha phase of 1 mu;m in the beta matrix. Onestep aging at 600 °C resulted in a microstructure without secondary alpha layers. This heat treatment cycle resulted a yield strength of 980 MPa and fracture strain of 13.9%. Twostep aging at 300 °C and 600 °C led to formation of the secondary alpha layers with 0.1 mu;m thickness and increased the yield strength and fracture strain to 1007 MPa and 15.8%, respectively.