化工用TA2高溫拉伸力學(xué)性能研究

  21世紀以來,,能源緊缺及環(huán)境污染問題已成為全人類共同的危機,。在化工裝備領(lǐng)域,,壓力容器的輕量化趨勢已成為主導(dǎo)方向,。隨著國家十大產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃的實施,與之相關(guān)的鈦及鈦合金在化工裝備領(lǐng)域的應(yīng)用將邁入快速發(fā)展的階段,?;ぶ械母鞣N換熱器,、塔器,、反應(yīng)釜等都已經(jīng)用到工業(yè)純鈦,,比如鈦換熱器、鈦凝汽器,、鈦合成塔,、鈦脫硫塔等。在各種鈦材中,,尤其是工業(yè)純鈦TA2在化工領(lǐng)域的應(yīng)用將更為廣泛。對工業(yè)純鈦日益廣泛的需求,,已使針對純鈦性能方面的研究日益受到國內(nèi)外學(xué)者的重視,,并成為有色金屬材料研究中的一個重要的前沿領(lǐng)域。

  近年來,,國內(nèi)外學(xué)者雖然對TA2的蠕變性能,、微觀組織等進行了相關(guān)的研究,但是,,當(dāng)TA2作為化工用材時,,難免會經(jīng)歷化工設(shè)備中溫度過高等非常規(guī)狀態(tài),因此對TA2在高溫條件下的力學(xué)性能進行研究是非常必要的,??蒲腥藛T立足于TA2在高溫階段的力學(xué)性能,,通過分析不同溫度、不同應(yīng)變速率等參數(shù)條件下的TA2應(yīng)力-應(yīng)變曲線,,結(jié)合微觀組織測試,,研究TA2的最大抗拉強度、彈性模量等主要力學(xué)性能參數(shù),,以期為TA2在化工領(lǐng)域的應(yīng)用提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐,。

  所需的TA2材料均經(jīng)過退火。所采用的分析儀器包括光譜直讀分析儀,、維氏硬度分析儀,、高溫拉伸試驗機、光學(xué)顯微鏡等,。試驗結(jié)果表明:

 ?。?)TA2材料硬度均勻,常溫下維氏硬度平均值為174.6,。TA2在常溫下之所以具有較好的力學(xué)性能表現(xiàn),,是與其緊密連接的微觀組織分不開的。觀察發(fā)現(xiàn)放大400倍時,,其主要粒徑長度在25~50μm范圍內(nèi),,最大的晶粒長度可達到50μm,最小為15μm,,多數(shù)晶粒的粒徑為25μm左右,。這些數(shù)據(jù)表明,退火后的TA2晶粒粒徑分布較為均勻,,且形狀較為規(guī)則,,大多為多邊形。
 ?。?)溫度一定時,,隨著應(yīng)變速率的增加,TA2的最大抗拉強度呈現(xiàn)增長趨勢,。TA2的最大抗拉強度受溫度的影響更為明顯,。當(dāng)溫度從300℃升高到1000℃時,最大抗拉強度值由183.34MPa衰減到3.38MPa,,且在500~600℃時出現(xiàn)大幅衰減,。因此,高溫階段溫度的升高對TA2的最大抗拉強度值影響十分顯著,,且500~600℃是TA2力學(xué)性能出現(xiàn)嚴重衰減的臨界溫度,,這在化工方面需引起足夠的重視。
 ?。?)同一溫度下,,TA2的彈性模量E隨著應(yīng)變速率的升高整體呈現(xiàn)上升趨勢,;溫度越高,這種上升趨勢越明顯,。當(dāng)應(yīng)變速率一定時,,TA2的彈性模量隨溫度的升高而減小,其變化趨勢與最大抗拉強度的變化趨勢非常相似,,同樣在500~600℃時出現(xiàn)大幅衰減,。