Гр9 (Ти-3Ал-2,5В) легура титанијума је легура титанијума са ниским-еквивалентом алуминијума близу- типа изведена итеративном оптимизацијом ТЦ4 легуре. Поседује одличне механичке особине на високим и ниским температурама, отпорност на корозију и пластичност при хладном и топлом раду, а такође показује стабилну и поуздану формабилност и заварљивост. То је основни материјал за врхунске{12}лахке цеви. Због својих свеобухватних предности у погледу перформанси, цеви од легуре титанијума Гр9 се широко користе у кључним областима као што су хидраулички водови за гориво за авио-моторе, врхунска спортска опрема, кућиште за бушење нафте и цевоводи за размену топлоте, где се постављају изузетно високи захтеви процеса за униформност материјала, стабилност микроструктуре и конзистентност формирања.
Током производње хладног ваљања серије цеви од легуре титанијума Гр9, појавиле су се уздужне продорне пукотине велике-површине када су цеви истањене са Φ70мм×8мм на Φ55мм×6мм. Пукотине су биле локално концентрисане дуж уздужног правца тела цеви, без очигледних огреботина, удараца или других спољашњих оштећења на површини цеви. Пукотине су у потпуности продрле у зид цеви, директно узрокујући стопу отпада од 60% за ову серију цеви, што је озбиљно утицало на напредак производње и стопу квалификације готовог производа. Да би се тачно идентификовао основни узрок дефекта и решио проблем серијског пуцања, ова студија је спровела систематске експерименте укључујући анализу компоненти, металографско посматрање, анализу морфологије лома и поређење микротврдоће како би се дубоко анализирао механизам пуцања хладног ваљања Гр9 цеви и развила циљана решења за оптимизацију процеса.
У овом експерименту, вишеструки сетови узорака су сакупљени и са напуклих и са нетакнутих делова цеви. Хемијски састав је анализиран коришћењем ИЦП спектрометра пуног-директног-очитавања спектрометара и ТЦ-600 анализатора кисеоника и азота. Истовремено су припремљени уздужни и попречни металографски узорци, а металографско јеткање је извршено помоћу флуороводоничне киселине, азотне киселине и нагризача на бази воде{8}}. Разлике у структури матрице уочене су помоћу оптичког микроскопа. Микроструктура површине пукотине посматрана је помоћу скенирајућег електронског микроскопа, а испитивање поређења тврдоће у више тачака обављено је на оба типа узорака коришћењем уређаја за испитивање микротврдоће да би се свеобухватно идентификовали основни узроци дефеката.
Анализа састава је открила абнормалности у напуклим узорцима, са прекомерним садржајем гвожђа и кисеоника који се приближава горњој граници стандарда, што значајно доприноси флуктуацијама својстава материјала. Металографска анализа је показала да нетакнуте површине цеви показују уједначену и стабилну стандардну равноосну структуру са правилним распоредом зрна и добром конзистенцијом микроструктуре; међутим, напуклина су показала абнормално обогаћивање -фазе у попречном правцу и знатно крупнија зрна у уздужном правцу, показујући тренд ка трансформацији Видманштетенове структуре и озбиљно нарушену униформност микроструктуре.
Микроскопско посматрање површине лома потврдило је да је пукотина цеви типична интергрануларна крта фракција, без карактеристика пластичне деформације, што указује на процес{0}}индуковано пуцање узроковано нехомогеношћу унутрашње микроструктуре. Испитивање тврдоће је додатно потврдило дефект, показујући да је просечна тврдоћа по Викерсу у напукнутом подручју била 15% виша од оне код нормалне матрице, формирајући локализоване очвршћене регионе и узрокујући неуједначен отпор деформацији котрљања у цеви.
Анализа свеобухватних експерименталних података открила је основни узрок шаржног пуцања у цевима: Током фазе топљења и дозирања легуре Гр9, гвоздени ексери су коришћени као допинг агенс за легирне елементе. Међутим, гвоздени ексери нису могли бити равномерно дисперговани током мешања, што је резултирало неравномерном расподелом гвожђа на електродама за топљење. Ово је на крају довело до локализованих дефеката сегрегације гвожђа унутар ингота. Ове одвојене области значајно повећавају тврдоћу материјала и отпорност на деформације, формирајући локално очвршћене блокове. Током накнадног хладног ваљања и високе пластичне деформације, очврснуте површине нису одговарале капацитету деформације нормалне матрице, узрокујући концентрацију напрезања која се није могла равномерно ослободити. Ово је на крају резултирало крхким пуцањем дуж граница зрна, формирајући уздужне продорне пукотине.
Да би се решио овај основни узрок дефекта процеса, прецизне модификације процеса су примењене на крају производње. Систем за дозирање легуре је оптимизован, елиминишући директно додавање гвоздених ексера и замену са ТиФе и ВАлФе главним легурама да би се постигло једнолично мешање и стабилно топљење легирајућих елемената. Након оптимизације процеса и верификације производње серијског ваљања, цеви од легуре титанијума Гр9 више нису показивале дефекте као што су уздужне пукотине и локализовани ломљиви лом. Микроструктура цеви је била уједначена, димензије стабилне, а стопа квалификације формирања је значајно побољшана, што је у потпуности потврдило тачност анализе узрока дефекта и ефикасност процеса исправљања.
Ова студија о процесу пуцања хладног ваљања Гр9 цеви јасно је открила фатални утицај неуједначеног шаржења легуре и сегрегације елемената на квалитет формирања цеви од легуре титанијума. У производњи прецизних цеви од легуре титанијума, уједначеност дозирања топљења, контрола елемената нечистоћа и стабилност микроструктуре су кључни кључ за контролу квалитета хладног ваљања. Оптимизацијом процеса дозирања средње легуре, дефекти као што су сегрегација елемената, абнормална микроструктура и неуједначена тврдоћа могу се избећи из извора, потпуно решавајући проблем кртог пуцања у хладном ваљању Гр9 цеви.
Ово истраживање пружа важну теоријску подршку за стандардизовану, -и висококвалитетну{1}}производњу ваљањем цеви од легуре титанијума Гр9, ефикасно побољшавајући систем контроле процеса за дозирање легуре титанијума и обликовање пластике, и има значајну инжењерску примену за побољшање квалитета и ефикасности прецизних титанијумских{3} цеви за високохемијску {3} опрему које се користе у ваздухопловству.