مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تعیین کارپذیری آلیاژ نوین تیتانیوم Ti-3Al-8Mo-7V-3Cr با ارزیابی انعطاف‌پذیری در مناطق دوفازی آلفا بتا و تک‌فاز بتا

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
مهناز دباغی 1
مریم مرکباتی 2
1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران
2 دانشگاه صنعتی مالک اشتر
10.22034/MME.24.2.111
چکیده
در این پژوهش، به منظور ارزیابی انعطاف‌پذیری و در نتیجه منطقه مناسب کارپذیری آلیاژ نوین تیتانیوم Ti-3Al-8Mo-7V-3Cr(Ti-3873)، آزمایش کشش گرم در مناطق دوفاز آلفا بتا و تک­فاز بتا با نرخ کرنش 1/0 بر ثانیه در محدوده دمای oC 650 تا850 انجام شد. به ‌منظور برقراری ارتباط میان تحولات ریزساختاری و انعطاف‌پذیری، ریزساختار نمونه‌ها قبل و پس از تغییرشکل گرم توسط میکروسکوپ­های نوری و الکترونی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان انعطاف‌پذیری حاصل از آزمایش کشش گرم آلیاژTi-3873، در محدوده دمایی oC 650 تا 750 به دلیل وقوع استحاله فازی آلفا به بتا و حذف تدریجی فاز آلفا، از 33% به 54% افزایش یافت و حداکثر میزان انعطاف­پذیری آلیاژ در دمای oC 850 به میزان 71% بدست آمد. بررسی­های ریزساختاری، مرزدانه­های کشیده شده و مضرس شده را نشان داد که حاکی از وقوع بازیابی دینامیک است. همچنین دانه­های تبلور مجدد یافته در ریزساختار نمونه تغییر شکل یافته در دمای oC 850 مشاهده شد. لذا می­توان بیان نمود مکانیزم ترمیم آلیاژ Ti-3873 هنگام آزمایش کشش گرم، بازیابی دینامیک و در ادامه اندکی تبلور مجدد دینامیک است. در نهایت بررسی نتایج انعطاف‌پذیری پژوهش حاضر نشان داد که محدوده دمایی مناسب تغییر شکل آلیاژ Ti-3873 ، oC 800 تا850 است.
کلیدواژه‌ها
آلیاژ نوین تیتانیوم
انعطاف‌پذیری
کشش گرم
بازیابی و تبلور مجدد دینامیک

موضوعات

عنوان مقاله English

Determination Workability of The Novel Ti-3Al-8Mo-7V-3Cr Titanium Alloy via Ductilty Evaluation in Two-Phase Alpha-Beta and Single-Phase Beta Regions

نویسندگان English

Mahnaz Dabaghi 1
Maryam Morakabati 2
1 Malek Ashtar University of Technology
2 Malek Ashtar University of Technology
چکیده English

In This study, in order to evaluation of ductility and consequently the optimum workability region of novel Ti-3Al-8Mo-7V-3Cr titanium alloy (Ti-3873), the hot tensile tests were performed at a constant strain rate of 0.1 s-1 and the temperature range of 650-850 ℃ . To establish the relationship between microstructural evolution and ductility, the microstructure of the specimen was examined by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) after and before hot deformation. The results showed that ductility at the temperatures of 650-750 ℃ , increased from 33% to 54% as a consequence of transformation of α to β phases and gradually eliminating the α phase. The maximum ductility obtained at 850 ℃ with a 71% increase in ductility. Microstructural studies showed the elongated and serrated boundaries confirmed the occurrence of dynamic recovery. Recrystallized grains were also observed at 850 ℃ . Therefore, it can demonstrate that the restoration mechanism of the Ti-3873 alloy during hot tension is dynamic recovery and partial dynamic recrystallization. Finally, according to tension results, the appropriate range of deformation deformation of the Ti-3873 alloy in this study is 800-850 ℃ .

کلیدواژه‌ها English

Novel Titanium Alloy
Hot Ductility
Hot Tension
Dynamic Recovery and Recrystallization
1- Peters M, Kumpfert J, Ward CH, Leyens C. Titanium alloys for aerospace applications. Advanced engineering materials. 2003 Jun 26;5(6):419-27.
2- Sachdev AK, Kulkarni K, Fang ZZ, Yang R, Girshov V. Titanium for automotive applications: challenges and opportunities in materials and processing. Jom. 2012 May;64(5):553-65.
3- Elias CN, Lima JH, Valiev R, Meyers MA. Biomedical applications of titanium and its alloys. Jom. 2008 Mar;60(3):46-9.
4- Moiseyev VN. Titanium alloys: Russian aircraft and aerospace applications. CRC press; 2005 Jul 13.
5- Sadeghpour S, Abbasi SM, Morakabati M. Design of a new multi-element beta titanium alloy based on d-electron method. InTMS Annual Meeting & Exhibition 2018 Mar 11 (pp. 377-386). Springer, Cham.
6- سعید صادق‌پور, "بهبود خواص کششی آلیاژ از طریق اصلاح ترکیب شیمیایی و کنترل فرآیند ترمومکانیکی", رساله دکترای مهندسی مواد, مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌‌های ساخت, دانشگاه صنعتی مالک اشتر, 1396.
7- Fanning JC. Military applications for β titanium alloys. Journal of Materials Engineering and Performance. 2005 Dec;14(6):686-90.
8- Weiss I, Semiatin SL. Thermomechanical processing of beta titanium alloys—an overview. Materials Science and Engineering: A. 1998 Mar 15;243(1-2):46-65.
9- Zhou YG, Zeng WD, Yu HQ. An investigation of a new near-beta forging process for titanium alloys and its application in aviation components. Materials Science and Engineering: A. 2005 Feb 25;393(1-2):204-12.
10- Morakabati M., Saki H., Mahdavi R., The Effect of Single -step and Two -step Aging on the Microstructure and Mechanical Properties of the Novel Ti - 3Al -8Mo -7V -3Cr Alloy. Modares Mechanical Engineering. 2023;23(03):199 -208
11- Wenhao C., Zhuang L., Kunqi L., Li Zh., Comparison of the Microstructure and Mechanical Properties of Ti-3573 and Ti-3873 Alloys after Cold Rolling and Aging Treatment. Materials Science Forum. 2021; 1026(3-8).
12- L. K. Qi , Cai Wen H. , Li Zh., Nong Zhi Sh. , Zhuang L., Study on the Microstructure and Mechanical Properties of Dynamic Recrystallization of Metastable β Titanium Alloy, Materials Science Forum. 2022; 1064(177-82).
13- ASTM E9. Standard test methods for tension testing of metallic materials. Annual book of ASTM standards. ASTM. 2001
14- Jonas JJ, Aranas Jr C, Fall A, Jahazi M. Transformation softening in three titanium alloys. Materials & Design. 2017 Jan 5;113:305-10.
15- Humphreys FJ, Hatherly M. Recrystallization and related annealing phenomena. Elsevier; 2012 Dec 2.
16- Weiss I, Semiatin SL. Thermomechanical processing of beta titanium alloys—an overview. Materials Science and Engineering: A. 1998 Mar 15;243(1-2):46-65.
17- Dieter GE. "Mechanical Metallurgy," 3d ed New York: McGraw-Hill, 1987.
18- Ghavam MH, Morakabati M, Abbasi SM, Badri H. Flow behavior modeling of IMI834 titanium alloy during hot tensile deformation. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015 Mar 1;25(3):748-58.
19- Suzuki HG, Takakura E, Eylon D. Hot strength and hot ductility of titanium alloys—a challenge for continuous casting process. Materials Science and Engineering: A. 1999 May 15;263(2):230-6.
20- Konovalenko I, Maruschak P, Prentkovskis O. Automated method for fractographic analysis of shape and size of dimples on fracture surface of high-strength titanium alloys. Metals. 2018 Mar 6;8(3):161.
21- Ashby MF, CEBON D. Materials selection in mechanical design. Le Journal de Physique IV. 1993 Nov 1;3(C7):C7-1.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 24، شماره 2
بهمن 1402
صفحه 111-118