Apa Pengaruh Proses Penggulungan Berpakaian Pada Lembaran Paduan Titanium Gr5?

 

Sebagai paduan titanium + duplex khas,Paduan titanium Gr5 (Ti-6Al-4V)manfaat dari cladding dan rolling teknologi. Teknologi ini menggunakan lapisan kelongsong logam untuk meningkatkan keseragaman gaya gelinding, yang secara efektif memecahkan masalah retak tepi selama pemrosesan reduksi besar pada paduan titanium. Ini memberikan jalur yang layak untuk-penyiapan lembaran berkinerja tinggi dengan ketebalan berbeda. Lembaran ultra-tipis 0,5 mm sering digunakan pada komponen presisi dan implan medis, sedangkan lembaran-tebal sedang 3,0 mm sebagian besar digunakan pada komponen penahan beban-struktural. Dalam proses pelapisan dan penggulungan, penelitian ini mengeksplorasi hukum evolusi struktur mikro dan perbedaan sifat mekanik lembaran paduan titanium Gr5 0,5 mm dan 3,0 mm, mengungkap korelasi intrinsik antara parameter ketebalan dan kinerja proses.

 

 

1. Bahan Baku dan Persiapan Sampel

Ingot paduan titanium-kelas industri Gr5 dipilih untuk percobaan ini. Komposisi kimia utamanya (fraksi massa) adalah: Al 5,8%, V 4,2%, Fe 0,15%, O 0,12%, dan sisanya Ti, yang memenuhi persyaratan standar ASTM B348. Setelah anil homogenisasi pada 1050 derajat (wilayah) selama 4 jam, ingot ditempa menjadi blanko gulung panas setebal 15 mm. Pelat baja Q235 (tebal 2 mm) digunakan sebagai bahan pelapis. Pengelasan busur argon digunakan untuk merakit dan mengelas blanko paduan titanium dan pelat baja pelapis ke dalam paket penggulungan laminasi tertutup, memastikan bahwa paduan titanium tidak langsung bersentuhan dengan udara selama proses penggulungan untuk menghindari kontaminasi oksidasi.

Proses penggulungan yang berbeda untuk dua ketebalan target:

 

• Lembaran 3,0 mm: Paket penggulungan berlapis dipanaskan dan diisolasi pada suhu 930 derajat (bagian suhu sedang dari + wilayah dupleks) selama 2 jam, panas-digulung hingga 3,5 mm dalam satu kali pemanasan, kemudian dilakukan anil rekristalisasi pada 800 derajat selama 1 jam untuk menghilangkan tegangan gelinding dan menyempurnakan struktur, dan terakhir digulung dingin-hingga ketebalan akhir 3,0 mm melalui 2 lintasan dengan a tingkat pengurangan rolling dingin sekitar 14%.
• Lembaran 0,5 mm: Menggunakan lembaran 3,0 mm sebagai blanko perantara, setelah peledakan tembakan permukaan, proses penggulungan dingin suhu ruangan diadopsi untuk mencapai ketebalan target melalui 20 lintasan penggulungan progresif dengan tingkat reduksi total sebesar 83%. Anil pelepas tegangan-suhu rendah pada 650 derajat selama 30 menit dilakukan setiap 5 lintasan untuk mencegah retak selama penggulungan.

 

Kedua ketebalan lembaran akhirnya mengalami anil vakum pada 650 derajat selama 1 jam untuk menghilangkan tekanan kerja dingin akhir dan memastikan stabilitas struktural.

 

2. Metode Uji

Peralatan Pengujian: OM&TEM

 

Karakterisasi struktur mikro dilakukan menggunakan mikroskop optik (OM) OLYMPUS GX71 dan mikroskop elektron transmisi (TEM) FEI Tecnai G2 F20. Setelah penggilingan dan pemolesan, sampel digores dengan reagen Kroll (HF:HNO₃:H₂O=1:3:10) selama 5-8 detik untuk menampilkan struktur metalografi. Sampel TEM dibuat dengan pemolesan elektrolitik semprot ganda dengan fluida kerja metanol:asam nitrat=3:1 pada -20 derajat.

Uji sifat mekanik dilakukan sesuai dengan standar ASTM E8/E8M pada mesin uji universal Instron 5969 untuk uji tarik suhu ruangan pada laju tarik 2mm/menit. Tiga sampel paralel diambil untuk setiap ketebalan, dan nilai rata-rata digunakan sebagai hasil akhir. Kekerasan mikro diuji menggunakan alat uji kekerasan ZWICK/Roell ZHV30 Vickers dengan beban 100g dan waktu tahan 15 detik. Sepuluh poin diuji untuk setiap sampel, dan nilai rata-rata diambil setelah menghilangkan nilai maksimum dan minimum.

 

 

1. Struktur Makro dan Ukuran Butir

Kedua ketebalan lembaran paduan titanium memiliki struktur + dupleks, namun terdapat perbedaan yang signifikan dalam ukuran butir, distribusi fasa dan mekanisme pembentukan karena ketebalan (perbedaan teknologi pemrosesan).

 

gambar mikrograf sekitar 0,5 mm & 3,0 mm lembaran Titanium

 

Parameter	3,0 mm Sedang-Lembaran Tebal	0,5mm Ultra-Lembaran Tipis
Ukuran Butir	8–12μm (Ekuax Kasar)	2–5μm (Ultra-Bagus)
Distribusi Fase	Terputus-putus (Jalur/Pulau)	Kontinu (Jaringan + Curah Hujan Tersebar)
Mekanisme Inti	Pengerolan panas-suhu sedang + pengerolan dingin sedang	Pengerolan dingin dengan reduksi besar +-anil suhu rendah

 

2.Perbandingan Sifat Mekanik

Ketebalan Lembaran (mm)	Kekuatan Tarik Rm (MPa)	Kekuatan Hasil Rp0,2 (MPa)	Perpanjangan Setelah Fraktur A (%)	Kekerasan mikro HV
3.0	898	840	17.7	260
0.5	1035	980	16.5	320
Tingkat Peningkatan Kinerja (%)	15.2	16.7	-1.2	23.1

 

 

Proses penggulungan berlapis dapat secara efektif menyiapkan-lembaran paduan titanium Gr5 berperforma tinggi. Terdapat perbedaan yang signifikan dalam struktur mikro dan sifat mekanik lembaran dengan ketebalan yang berbeda: lembaran dengan ketebalan sedang-menyajikan 3,0 mm dengan struktur +strip sama sumbu dengan ukuran butir 8-12μm, kekuatan tarik suhu ruangan 898MPa, dan perpanjangan setelah patah sebesar 17,7%; lembaran ultra-tipis 0,5 mm membentuk struktur +jaringan ultra-halus dengan ukuran butiran 2-5μm, kekuatan tarik ditingkatkan menjadi 1035MPa, dan perpanjangan setelah patah dipertahankan pada 16,5%, menghasilkan kombinasi yang baik antara kekuatan tinggi dan plastisitas tinggi.

 

Deformasi pengerolan yang didominasi ketebalan-dan parameter proses adalah inti dari kontrol struktur mikro: proses gabungan dari pengerolan dingin reduksi besar dan anil tersegmentasi adalah kunci untuk mencapai kehalusan butiran ultra-pada lembaran 0,5 mm, sedangkan pengerolan panas suhu-sedang dan pengerolan dingin reduksi kecil menentukan karakteristik struktur butiran sama sumbu kasar pada lembaran 3,0 mm; lapisan cladding berperan dalam meningkatkan keseragaman deformasi dan menghambat timbulnya cacat pada pembuatan kedua ketebalan lembaran.

 

Lembaran dengan ketebalan-sedang 3,0 mm, dengan plastisitas yang baik dan kekuatan sedang, cocok untuk komponen-yang menahan beban seperti bagian struktur ruang angkasa dan jaringan pipa teknik kelautan; lembaran ultra-tipis 0,5 mm, dengan kekuatan spesifik dan akurasi dimensi yang sangat baik, dapat digunakan di bidang-kelas atas seperti implan medis (misalnya, bantalan sambungan buatan) dan komponen ringan pada bilah mesin-aero.