Gr9 (Ti-3Al-2,5 V) titāna sakausējums ir zema-alumīnija ekvivalenta gandrīz- tipa titāna sakausējums, kas iegūts, iteratīvi optimizējot TC4 sakausējumu. Tam piemīt izcilas mehāniskās īpašības augstā un zemā temperatūrā, izturība pret koroziju un aukstā un karstā darba plastiskums, kā arī uzrāda stabilu un uzticamu formējamību un metināmību. Tas ir galvenais materiāls augstas klases vieglajām caurulēm. Pateicoties tā visaptverošajām veiktspējas priekšrocībām, Gr9 titāna sakausējuma caurules tiek plaši izmantotas tādās galvenajās jomās kā aviācijas dzinēju hidrauliskās degvielas līnijas, augstākās klases sporta aprīkojums, eļļas urbšanas korpusi un siltuma apmaiņas cauruļvadi, kur tiek izvirzītas ārkārtīgi augstas procesa prasības materiāla viendabīgumam, mikrostruktūras stabilitātei un formēšanas konsistencei.
Gr9 titāna sakausējuma cauruļu partijas aukstās velmēšanas laikā, kad caurules tika atšķaidītas no Φ70 mm × 8 mm līdz Φ55 mm × 6 mm, radās lielas-platības garenvirzienā iekļūstošas plaisas. Plaisas bija lokāli koncentrētas caurules korpusa garenvirzienā, bez acīmredzamām skrāpējumiem, triecieniem vai citiem ārējiem bojājumiem caurules virsmā. Plaisas pilnībā iekļuva caurules sieniņā, tieši izraisot 60% lūžņu daudzumu šai cauruļu partijai, nopietni ietekmējot ražošanas progresu un gatavā produkta kvalifikācijas līmeni. Lai precīzi noteiktu defekta galveno cēloni un atrisinātu partijas plaisāšanas problēmu, šajā pētījumā tika veikti sistemātiski eksperimenti, tostarp komponentu analīze, metalogrāfiskais novērojums, lūzumu morfoloģijas analīze un mikrocietības salīdzinājums, lai padziļināti analizētu Gr9 cauruļu aukstās velmēšanas plaisāšanas mehānismu un izstrādātu mērķtiecīgus procesa optimizācijas risinājumus.
Šajā eksperimentā tika savākti vairāki paraugu komplekti gan no plaisātajām, gan neskartajām caurules vietām. Ķīmiskais sastāvs tika analizēts, izmantojot ICP pilna-spektra tiešās-lasīšanas spektrometru un TC-600 skābekļa un slāpekļa analizatoru. Vienlaikus tika sagatavoti garenvirziena un šķērsvirziena metalogrāfiskie paraugi un veikta metalogrāfiskā kodināšana, izmantojot fluorūdeņražskābi, slāpekļskābi un kodinātāju uz ūdens{8}} bāzes. Matricas struktūras atšķirības tika novērotas, izmantojot optisko mikroskopu. Plaisas lūzuma virsmas mikrostruktūra tika novērota, izmantojot skenējošo elektronu mikroskopu, un tika veikta vairāku punktu cietības salīdzināšanas pārbaude abu veidu paraugiem, izmantojot mikrocietības testeri, lai vispusīgi noteiktu defektu galvenos cēloņus.
Sastāva analīze atklāja novirzes saplaisājušos paraugos, pārmērīgam dzelzs saturam un skābekļa saturam tuvojoties standarta augšējai robežai, būtiski veicinot materiāla īpašību svārstības. Metallogrāfiskā analīze parādīja, ka caurules neskartajiem laukumiem bija viendabīga un stabila standarta līdzsvarota struktūra ar regulāru graudu izvietojumu un labu mikrostruktūras konsistenci; tomēr ieplaisājušie apgabali uzrādīja neparastu -fāzes bagātināšanos šķērsvirzienā un ievērojami rupjākus graudus garenvirzienā, uzrādot tendenci uz Vidmanštetenas struktūras transformāciju un nopietni pasliktinājās mikrostruktūras vienveidība.
Lūzuma virsmas mikroskopiskā novērošana apstiprināja, ka caurules plaisāšana bija tipisks starpgraudu trausls lūzums bez plastiskās deformācijas īpašībām, kas liecina par procesa -izraisītu plaisāšanu, ko izraisīja iekšējās mikrostruktūras neviendabīgums. Cietības pārbaude vēl vairāk apstiprināja defektu, parādot, ka vidējā Vickers cietība plaisāšanas zonā bija par 15% augstāka nekā parastajai matricai, veidojot lokalizētus sacietējušus apgabalus un izraisot nevienmērīgu izturību pret velmēšanas deformāciju caurulē.
Visaptverošu eksperimentālo datu analīze atklāja pamatcēloni, kas izraisīja partijas plaisāšanu caurulēs: Gr9 sakausējuma kausēšanas un dozēšanas posmā dzelzs naglas tika izmantotas kā leģēšanas līdzeklis elementu sakausēšanai. Tomēr sajaukšanas laikā dzelzs naglas nevarēja vienmērīgi izkliedēt, kā rezultātā kausēšanas elektrodos radās nevienmērīgs dzelzs sadalījums. Tas galu galā izraisīja lokalizētus dzelzs segregācijas defektus lietņos. Šīs nodalītās zonas ievērojami palielināja materiāla cietību un deformācijas izturību, veidojot lokāli rūdītus blokus. Turpmākās aukstās velmēšanas un lielas plastiskās deformācijas laikā rūdītie laukumi neatbilda parastās matricas deformācijas spējai, izraisot sprieguma koncentrāciju, kuru nevarēja vienmērīgi atbrīvot. Tas galu galā izraisīja trauslu plaisāšanu gar graudu robežām, veidojot gareniski iekļūstošas plaisas.
Lai novērstu šo procesa defekta galveno cēloni, ražošanas beigās tika ieviestas precīzas procesa modifikācijas. Sakausējuma dozēšanas sistēma tika optimizēta, novēršot tiešu dzelzs naglu pievienošanu un aizstājot to ar TiFe un VAlFe galvenajām sakausējumiem, lai panāktu vienmērīgu sakausējuma elementu sajaukšanos un stabilu kausēšanu. Pēc procesa optimizācijas un sērijveida velmēšanas ražošanas pārbaudes Gr9 titāna sakausējuma caurulēm vairs nebija tādu defektu kā gareniskā plaisāšana un lokalizēts trausls lūzums. Caurules mikrostruktūra bija viendabīga, izmēri stabili, formēšanas kvalifikācijas līmenis būtiski uzlabojās, pilnībā pārbaudot defektu cēloņu analīzes precizitāti un novēršanas procesa efektivitāti.
Šis pētījums par Gr9 cauruļu aukstās velmēšanas plaisāšanas procesu skaidri atklāja nevienmērīgas sakausējuma partiju un elementu segregācijas liktenīgo ietekmi uz titāna sakausējuma cauruļu veidošanās kvalitāti. Precīzijas titāna sakausējuma cauruļu ražošanā kausēšanas viendabīgums, piemaisījumu elementu kontrole un mikrostruktūras stabilitāte ir galvenie faktori, lai kontrolētu aukstās velmēšanas kvalitāti. Optimizējot starpposma sakausējuma padeves procesu, var izvairīties no tādiem defektiem kā elementu segregācija, patoloģiska mikrostruktūra un nevienmērīga cietība, pilnībā atrisinot trausluma plaisāšanas problēmu Gr9 cauruļu aukstās velmēšanas laikā.
Šis pētījums sniedz nozīmīgu teorētisku atbalstu standartizētai, liela mēroga un augstas