항공 산업의 티타늄 합금 단조 공정의 분석 및 응용 사례

August 21, 2023

항공 산업의 티타늄 합금 단조 공정의 분석 및 응용 사례

1. 양식

최근 몇 년 동안 중국의 국가 경제, 과학 기술 개발, 항공 우주, 항공 산업을 통해 특히 국가 "대형 비행기"프로젝트에서 새로운 개발 기회를 안내했으며 민간 항공 제조 산업은 새로운 경제 성장 지점이 될 것입니다. 국가 경제는 광범위한 개발 전망을 가지고 있습니다. 민간 항공 제조 기업 기업은 항공기의 고급 특성, 신뢰성, 적용 가능성을 지속적으로 개선하기 위해 국제 시장에서 국내 항공기의 경쟁력을 높이기 위해 항공 제조 재료의 선택이 점점 더 까다 롭습니다. 티타늄 합금은 주로 작은 중력, 고강도로 특징 지어지며 동시에 현대 항공기 구성 요소의 주요 재료가되기 위해 내열성, 부식성이 우수하며 항공기의 무게를 크게 줄입니다. TC4 (TI-6AL-4V)는 항공기의 주요 재료입니다. 항공 제조 응용 분야의 6AL-4V) 및 TB6 티타늄 합금 용서.

2. 티타늄 합금의 분류 및 단조 공정

실온 미세 구조에 따르면, 티타늄 합금은 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다 : α- 타입 합금, α + β- 타입 합금 및 β- 타입 합금은 α 및 α + β- 타입 합금 및 변형 속도가 그리지 않습니다. α와 β- 타입 합금 사이의 관계에 가깝게 단조가 좋지만 온도는 α- 상 강수량의 저온으로 인해 발생할 수 있습니다. 티타늄 합금의 단조 과정은 단조 온도와 β- 전환 온도 사이의 관계에 따라 기존 단조 및 고온 단조로 분류됩니다.

2.1 티타늄 합금의 기존 단조

일반적으로 사용되는 변형 티타늄 합금은 일반적으로 종래의 단조라고하는 β- 전달 온도 아래로 단조된다. (α + β) 위상 구역의 빌렛 가열 온도에 따르면, 상부 2 상 구역 위조 및 하부 2 상 구역 위조로 세분 될 수있다.

2.1.1 하부 2 상 구역 위조

낮은 2 상 구역 위조는 일반적으로 1 차 α- 상과 β가 변형에 참여하기 위해 동시에 40 ~ 50 ℃ 가열 및 단조 미만의 β 형질 전환 온도에있다. 변형 온도가 낮을수록 변형과 관련된 α상의 수가 더 많습니다. β 영역 변형과 비교하여, β 상 재결정 공정의 하부 2 상 영역에서, 극적으로 가속되고, 원래의 β 곡물 경계 침전의 변형뿐만 아니라 β 곡물에서도 새로운 β 곡물의 형성의 재결정 화가된다. β 인터레이어 사이의 경계 및 α 라멜라가 나타납니다. 고강도, 우수한 가소성을 단조하는이 과정에 의해 생성되지만 골절 강인성과 크리프 특성은 큰 잠재력을 가지고 있습니다.

2.1.2 상부 2 상 구역 위조

그것은 β / (α + β) 위상 전이 지점에있다. 변형 후 최종 구성은 더 많은 β 형질 전환 조직을 포함하며, 크리프 특성 및 골절 강인성의 구성을 향상시킬 수 있습니다. 티타늄 합금 소성, 강도, 강인함 및 둘 다.

2.2 티타늄 합금의 고온 단조

"β 단조"라고도 알려진 두 종류로 나뉩니다. 첫 번째는 β 영역의 β 영역의 빌릿입니다. 두 번째는 β 영역 가열의 빌릿, β 영역에서 단조를 시작하고 2 상 구역에서 다량의 변형의 변형을 제어하여 "하위 베타 포지 서브 (sub-beta forging sub)라고하는 단조 공정을 완료합니다. -β 단조 ". 2 상 구역 단조와 비교하여, β 단조는 더 높은 크리프 강도 및 파단 인성을 얻을 수 있지만, 티타늄 합금 피로 성능의 개선에도 도움이됩니다.

2.3 티타늄 합금의 등온 다이 단조

이 과정은 재료의 초소성과 크리프 메커니즘을 사용하여보다 복잡한 용서를 생성합니다. 유압 압력의 미리 정해진 값으로의 유압, 자동 조정에 대한 저항의 블랭크의 변형에 의한 프레스의 작동 속도. 금형이 가열로 변경되므로 빠른 냉각을 피하기 위해 빠른 움직이는 빔을 사용할 필요가 없습니다. 많은 용서가있는 항공기에는 얇은 벽과 갈비뼈 높은 특성이 있으므로 국내 항공기 TB6 티타니엄 합금 정밀 다이 단조 공정과 같은 항공 제조에 프로세스가 적용되었습니다.

3, TC4 TERPINGS 결함 분석 및 프로세스 개선

3.1 TC4 단조 결함 및 분석

Beacon TC4 단조 테스트 생산에 따른 공장, 테스트 조각 "Notched Stress Fracture"지표를 포함하여 몇 가지 단조 성능 지표가 실패했습니다.이 문제는 무엇보다도 TC4 야금 조직 및 형태에서 분석해야합니다. 그리고 그 이유를 찾기 위해 단조 과정에서.

3.1.1 TC4 금속 조직 및 형태 특성

TC4 티타늄 합금은 α + β 유형 티타늄 합금이며, 6을 함유하는 α + β 상을위한 어닐링 된 조직 인 Ti-6AL-4V로 구성된 TI-6AL-4V로 구성됩니다. α- 안정화 요소 알루미늄의, β- 상 능력의 바나듐 안정화의 강도를 향상시키기위한 α-상의 응고 강화는 작기 때문에 어닐링 된 조직의 β- 상의 수는 적으며 약 7-10을 차지한다. ?

다른 열처리 및 열 처리 조건에서 TC4 합금, 기본 상 α, β의 비율, 성질 및 형태는 매우 다릅니다. 1000 ℃에서 TC4 합금의 β 형질 전환 온도, TC4가 950 ℃로 가열되면, 조직의 1 차 α + β 형질 전환 후 공기 냉각; 1100 ℃로 가열 된 공냉식으로, 이는 Weiss 조직으로 알려진 거친 완전히 변형 된 β- 상 조직입니다. 가열 및 변형이 동시에, 효과가 더 명백하다면, TC4 합금은 위의 β 전이 온도로 가열되었지만 변형은 작다. 즉, WEI 조직의 형성이다. 조직 특성은 다음과 같습니다. 가소성, 충격 인성은 낮지 만 크리프 저항이 더 좋습니다. 위의 β 전이에서 변형 온도의 시작이지만 변형 정도가 충분히 크면, 조직은 다음과 같이 특징으로한다. 그물 바구니와 같은 조직으로. 가소성을 특징으로하는 충격 강인함은 WEI의 조직보다 낫습니다. 가열 온도가 β- 전환 온도보다 낮고 변형 정도가 충분하면, 이는 등성 조직을 얻는 것입니다. 더 나은 전반적인 성능, 특히 높은 가소성 및 충격 강인성이 특징입니다. 하이브리드 조직의 변형 및 고온 어닐링의 고온 부분의 α + β 상 영역이 포괄적 인 성능이 좋습니다.

상기 분석에서 금속 조직 조직의 분석은 TC4 성능 감소가 두 가지 링크의 단조 과정으로 인해 발생할 수 있다면 판단 될 수 있습니다.
① 가열 온도가 너무 높아 β 전이 온도에 도달하거나 초과합니다.
forging 단조의 변형 정도는 충분히 크지 않습니다.

3.1.2 TC4 단조 공정 분석

α + β 티타늄 합금 β 곡물 크기 및 실온의 단조 온도는 온도의 증가 (위의 β 상 전이) β 곡물 크기의 증가와 관련이 있으며, 신장 및 섹션 수축은 더 작아지고 소성은 감소한다. TC4 Forging이 전반적인 성능이 우수하게 보장하기 위해서는 β 전이 온도 이하로 단조되어야합니다. 티타늄 합금 변형 저항성은 높지만 열전도율은 좋지 않습니다. 합금 흐름과 무거운 망치질을 단조하면, 결과적인 변형은 온도의 개별 부분이 β- 전환 온도를 초과 할 수 있으며, 대형 크기 정도의 변형, 너무 작은 요인 및 기타 요인은 그레인 크기를 유발할 수 있습니다. 쇠퇴의 성능. 포괄적 인 위의 내용은 처음에 결정될 수 있습니다. TC4 용서는 자격이없는 성능의 이유를 유발할 수 있습니다.

conging 빌렛 가열 온도의 배치는 너무 높아서 β 전이 지점보다 많다. corging 단체 동안 단 한 번의 단축, 온도가 너무 높아서 β 전이 지점보다 많습니다.

ehper 단일 망치를 너무 무겁게 만들어 단일 변형 정도가 너무 커서 국부 과열 및 재결정 화을 수집하여 성능이 감소합니다.

열처리 온도를 단조 한 후에는 너무 높아서 TC4 단조 온도가 WEI 조직의 형성 인 β 전이 지점을 초과하여 용서의 성능을 줄입니다.

3.2 TC4 위조 프로세스 매개 변수 변경 및 테스트 결과

3.2.1 테스트 매개 변수의 선택 및 결과

위의 분석의 경우, 단조 할 때 동시에 TC4 단조 공정 매개 변수 (표 1)를 변경하고 Light Hit Fast Hit에주의를 기울이십시오. (참고 : 재료 크기 ¢ 50 × 113, 단조 크기 50 × 65 × 65)

테스트 결과 : 모든 성능 표시기는 자격이 있으며 그 중 "Notched Stress Fracture"표시기는 5 시간을 초과합니다.

3.2.2 테스트 결과 분석

(1) 퍼니스 온도와 단조 온도의 시작으로부터, 20 ℃ 이상을 여전히 자격을 갖춘 부품으로 만들 수 있더라도 가열 온도는 너무 높지 않다.

(2) 단일 해머 블로우 라이트 타격을 빠르게 사용하여 테스트, 표준까지의 성능을 테스트하는 테스트. 조명이 빠르게 조명을 향상시키는 것이 검증의 성능을 향상시키는 것이 중요한 요소라는 것을 증명합니다.

(3) 온도 관점에서 온도 제어 편차로 인한 퍼니스 온도가 795 ℃에 도달하면 생산을 초과하는 경우, 온도 관점에서 성능을 향상시키는 원래 매개 변수보다 열처리 온도를 단조하는 것도 성능을 향상시키는 요인이 될 수 있습니다. 780 ℃의 사양은 용서의 성능이 감소 할 것이다.

3.2.3 테스트 결과 검증 및 결론

테스트 결과를 추가로 검증하고 테스트 생성 (표 2)에서 망치질에서 여전히 빛의 박동 방법을 빠르게 유지합니다. 단조 시험 결과 자격을 갖춘 "Notch Stress Fracture"지표는 5 시간보다 큽니다.

TC4 티타늄 합금 용서의 기계적 특성 전후 테스트 위에서 참조하십시오 (표 3). 시험을 통해 : TC4 티타늄 합금 용서의 생산에서, 단조 공정 매개 변수를 엄격하게 제어해야한다. 우선, 빛의 단조에주의를 기울이고 빠르게 타격을 입히고 단일 망치 블로우의 변형의 양을 줄이고, 둘째, 포스트 위조 열처리 온도의 이론적 값은 760 ~ 770 ℃ 범위로 설정되어야합니다. , TC4 Forging의 단조 품질을 보장하기 위해.

4. 티타늄 합금 단조 공정의 개발 전망

티타늄 합금 단조 공정은 항공, 항공 우주 제조 산업에서 널리 사용되며, 등온성 위조 공정은 엔진 부품 및 항공기 구조 구성 요소의 생산에 사용되었습니다. 또한 자동차, 전력 및 해군 및 기타 산업 부문에 의해 점점 더 많은 것을 환영합니다. 외국에서, 티타늄 합금의 적용은 매우 높은 수준으로 개발되었으며, 고온의 고온 합금 및 금속 간 화합물이 강조되었으며 많은 연구가 강조되었다. 이러한 재료를 더 잘 적용하기 위해 동시에 변형 과정도 많은 연구를 수행했습니다. 사람들은 또한 하위 베타 타입 티타늄 합금 연구의 높은 강도에 점점 더 많은 관심을 기울입니다. 티타늄 합금의 적용 및 단조 공정 연구는 더운 주제로 남아있을 것입니다.

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Author:

Mr. negan

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