R58210 Stab aus Titanlegierung

R58210 ist eine metastabile Titanlegierung mit Titan als Grundmetall, Nennzusammensetzung Ti-15Mo-3Al-2,7Nb-0,2Si, entsprechend der inländischen Sorte TB8. Diese Legierung weist eine ausgezeichnete spezifische Festigkeit, Schweißbarkeit, Kriechfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und Korrosionsbeständigkeit auf. Durch Wärmebehandlung kann auch eine hohe Festigkeit erreicht werden. Die Titanlegierung R58210 kann sowohl im lösungsbehandelten als auch im lösungsgealterten Zustand verwendet werden. Die Betriebstemperatur im lösungsbehandelten Zustand beträgt 200 Grad, im kaltumgeformten Zustand nach der Lösungsbehandlung 150 Grad und die maximale Betriebstemperatur im lösungsgealterten Zustand beträgt 550 Grad. Aufgrund ihrer herausragenden Gesamtleistung hat sich die Titanlegierung R58210 zu einem idealen Material für Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrt entwickelt und soll in die überarbeitete Ausgabe von GJB 2219 „Titanium Alloy Bars (Wire) Specifications for Fasteners“ aufgenommen werden.

1. Die chemische Zusammensetzung finden Sie in Tabelle 1.

2. Von den vorbereiteten 10-mm-Stäben wurden Proben entnommen und einer Lösungsbehandlung bei 780 bis 850 Grad für 7 verschiedene Gruppen mit einem Temperaturintervall von 10 Grad unterzogen. Aufgrund der geringen Größe der Stäbe wurde die Lösungsbehandlungszeit einheitlich auf 0,5 Stunden eingestellt und es wurde Luftkühlung eingesetzt. Zusätzlich wurden an und unterhalb der Phasenumwandlungspunkte zwei Temperaturen, 800 Grad und 830 Grad, ausgewählt, um Lösungsbehandlungsexperimente mit einer Dauer von 0,5 bis 1,5 Stunden und einem Zeitintervall von 0,5 Stunden durchzuführen. Die spezifischen Lösungsbehandlungsparameter und entsprechenden Eigenschaften sind in Tabelle 2 aufgeführt.

3. Die Lösungsbehandlung wurde bei 800 Grad für 0,5 Stunden gewählt. Die Alterungstemperatur lag zwischen 460 und 620 Grad bei einer Alterungszeit von 8,5 Stunden und es wurden insgesamt 9 Sätze Alterungsbehandlungen mit einem Temperaturintervall von 10 Grad durchgeführt. Gleichzeitig wurden unter der Bedingung, dass die Lösungsbehandlung und die Alterungstemperatur unverändert blieben, Alterungsbehandlungen über einen Zeitraum von 6 bis 12 Stunden mit einem Zeitintervall von 1 Stunde durchgeführt. Das spezifische Behandlungsschema und die Eigenschaften der Lösung sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Wie in Tabelle 2 gezeigt, weisen die durch kontinuierliches Walzen hergestellten R58210-Titanlegierungsstäbe bei einer Lösungsbehandlung innerhalb von 40 Grad über dem Phasenumwandlungspunkt aufgrund der kurzen Lösungsbehandlungszeit und des engen Temperaturbereichs eine relativ stabile Korngröße auf, und die Lösungsbehandlungstemperatur hat nur geringe Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften der Stäbe. Bei einer Lösungsbehandlung innerhalb von 30 Grad unterhalb des Phasenumwandlungspunkts neigt die Festigkeit der Stäbe mit abnehmender Lösungsbehandlungstemperatur dazu, abzunehmen, während die Plastizität allmählich zunimmt und die mechanischen Eigenschaften innerhalb dieses Temperaturbereichs keine wesentlichen Änderungen zeigen.

Gleichzeitig hat eine Verlängerung der Lösungsbehandlungszeit von R58210-Titanlegierungsstäben im Temperaturbereich nahe dem Phasenumwandlungspunkt keinen wesentlichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. Daher können in der industriellen Produktion kleine Stäbe die Zeit für die Lösungsbehandlung entsprechend verkürzen, was sich positiv auf die Kosteneffizienz auswirkt. Nachfolgende Tests haben gezeigt, dass Stäbe, die mit einer AC-Lösungsbehandlung bei 800 Grad/0,5 Stunden behandelt wurden, eine Korngröße von 7 und eine Scherfestigkeit von 620 MPa haben; Wenn beim Kaltschmieden das Verhältnis der Höhe nach dem Schmieden zur Höhe vor dem Schmieden 1:3 beträgt, weist die Oberfläche des Stabes keine Risse auf. Dies erfüllt vollständig die Anforderungen für Stangen, die in Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt verwendet werden.

Wie in Tabelle 3 gezeigt, hat die Alterungstemperatur einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Stangen aus Titanlegierung R58210. Mit sinkender Alterungstemperatur steigt die Festigkeit, während die Plastizität abnimmt; Eine Verlängerung der Alterungszeit hat jedoch keinen wesentlichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. Durch die Anpassung der Alterungstemperatur können Riegel mit unterschiedlichen Festigkeitsniveaus erhalten werden.

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