Chế tạo chi tiết sử dụng trong kỹ thuật hàng không bằng hợp kim Titan

Hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong các ngành hàng không, tên lửa, vũ trụ nhờ các tính chất cơ lý của nó. Bài báo trình bày kết quả chế tạo chi tiết cốc đáy ứng dụng trong kỹ thuật hàng không từ hợp kim titan mác tương đương BT14 của Nga do nhóm đồng nghiệp tại Viện Công nghệ/Bộ Công thương kết hợp Viện Công nghệ/TCCNQP chế tạo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo chi tiết sử dụng trong kỹ thuật hàng không bằng hợp kim TitanThông tin khoa học công nghệ ChÕ t¹o chi tiÕt sö dông trong kü thuËt hµng kh«ng b»ng hîp kim titan NGUYỄN TÀI MINH *, NGUYỄN XUÂN PHƯƠNG **, LÊ MẠNH HÙNG** Tóm tắt: Hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong các ngành hàng không, tên lửa, vũ trụ nhờ các tính chất cơ lý của nó. Bài báo trình bày kết quả chế tạo chi tiết cốc đáy ứng dụng trong kỹ thuật hàng không từ hợp kim titan mác tương đương BT14 của Nga do nhóm đồng nghiệp tại Viện Công nghệ/Bộ Công thương kết hợp Viện Công nghệ/TCCNQP chế tạo.Từ khóa: Hợp kim titan, Dập nóng, Cơ tính, Thành phần hóa học 1. MỞ ĐẦU Hợp kim titan là vật liệu kết cấu hiện đại, thuộc loại vật liệu kết cấu vạn năng, nó tổhợp được các tính chất cơ-lý của nhiều loại vật liệu khác. Hợp kim titan tổ hợp tính khônggiòn nguội của nhôm và thép austenit, độ ổn định chống ăn mòn tốt hơn hợp kim Cu-Ni vàthép không gỉ, không từ tính, khối lượng riêng thấp, độ bền và độ bền nóng cao [1,5]. Đặcbiệt so với các vật liệu kết cấu trên cơ sở nhôm, magie (vật liệu truyền thống chủ yếu trongngành hàng không) thì hợp kim titan có độ bền riêng, độ cứng vững riêng cao nhất, nhờvậy hợp kim titan dần dần trở thành vật liệu hàng không và tên lửa rất quan trọng, khôngthể thiếu, đồng thời nó cũng là vật liệu rất quý giá được ứng dụng rộng rãi trong các ngànhkinh tế quốc dân khác. Trong bài báo, chúng tôi này trình bày một số kết quả nghiên cứu chế tạo chi tiết cốcđáy của tên lửa PKTT (hình 1) từ hợp kim titan do Viện Công nghệ/Bộ Công thương vàViện Công nghệ/TCCNQP phối hợp chế tạo có thành phần hóa học tương đương mác hợpkim BT14 của Nga (bảng 1). Việc này góp phần vào thành công nội địa hóa các chi tiếtcủa TL PKTT. Bảng 1. Thành phần hóa học của hợp kim.Mác hợp Thành phần nguyên tố, % khối lượng kim Ti Al Mo V Zr Fe Si Nga Còn lại 3,5  6,3 2,5  3,8 0,9  1,9 ≤ 0,3 ≤ 0,25 ≤ 0,15Việt Nam Còn lại 5,87 2,70 1,38 0,13 0,046 0,042 chế tạo Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm: Chi tiết cốc đáy động cơ hành trình tên lửa PKTT (hình 1) được tính toán thiết kế, chếtạo đảm bảo độ bền dưới tác dụng của áp suất và nhiệt độ cao khi động cơ hoạt động. Khốilượng chi tiết cốc đáy động cơ hành trình làm là 0,12 kg. Các chỉ tiêu cơ tính cơ bản nhưsau:  Giới hạn bền :  90 kG/mm2  Độ thắt tỷ đối :  28%  Độ dãn dài :  8%  Độ dai va dập ak: (3  5) kG.m/cm2  Độ cứng Brinen: (255  341) HB Thử áp suất: chịu áp suất (2055) kG/cm2 trong 30giây.172 N.T.Minh,..,“Chế tạo chi tiết sử dụng trong…hợp kim Titan.”Thông tin khoa học công nghệ Hình 1. Bản vẽ chi tiết cốc đáy của tên lửa PKTT. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Lựa chọn tiến trình công nghệ chế tạo: Tiến trình công nghệ chế tạo được giới thiệutheo sơ đồ sau: Kiểm tra cơ tính Phôi hợp kim Gia công biến dạng tạo mẫu đối chứng Gia công cơ sau đúc phôi (rèn+dập nóng) khí Đóng gói, Kiểm tra kích bảo quản thước Hình 2. Sơ đồ tiến trình công nghệ chế tạo cốc đáy cho tên lửa PKTT. Hình 3. Mẫu hợp kim titan trước khi dập tạo phôi cốc đáyTạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 35, 02 - 2015 173 Thông tin khoa học công nghệ2.2. Lựa chọn nhiệt độ biến dạng: Thỏi hợp kim titan sau đúc được rèn bằng máy búa400 kG, kích thước Ø50x50, nhiệt độ rèn được lựa chọn dựa trên giản đồ dẻo của hợp kimBT14 [2,4]. Căn cứ theo giản đồ dẻo hình 4, hợp kim BT14 sau đúc được rèn ở nhiệt độ(1000 ± 10) oC, sau đó gia ủ khử ứng suất ở (78010) oC, thời gian ủ 1h, tiến hành ủ tronglò có khí bảo vệ. Phôi rèn sau đó được gia công biến dạng dập nóng trong tạo phôi dạngcốc (hình 9) trong khoảng nhiệt độ từ (850  1000) oC, sau dập nóng được ủ ở (78010)o C, thời gian 1 h. Các mẫu được lựa chọn dập nóng với các mức nhiệt độ 850 oC, 900 oC,950 oC và 1000 oC để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ biến dạng đến cơ tính, độ cứngcủa phôi sản phẩm. Hình 4. Giản đồ dẻo của hợp kim BT14 [3]. B- giới hạn bền - độ dãn dài tương đối - mức độ biến dạng ak – độ dai va đập2.3. Lựa chọn mức độ biến dạng Phân tích giản đồ (hinh 5) cho thấy, các hợp kim titan ở trạng thái sau biến dạng (saurèn) có lượng dự trữ độ dẻo đủ cao cho phép gia công các thỏi rèn bằng phương pháp rèndập rất dễ dàng và với mức độ biến dạng lớn hơn so với trạng thái đúc. Từ giản đồ biếndạng của hợp kim, lựa chọn mức độ biến dạng cải thiện cơ tính phôi đúc là 35%. Hình 5. Khả năng biến dạng dẻo của hợp kim BT14 khi chồn trên máy ép và máy búa: _________chồn trên máy ép, ...