Understanding the impact of microstructure on the response of titanium alloys to aging treatments

Abstract

O impacto da microestrutura inicial no comportamento da liga β metaestável Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr (Ti-5553, composição em peso) e da liga α+β Ti-6Al-4V (Ti-64, composição em peso) durante tratamentos de envelhecimento foi avaliado neste trabalho. Tratamentos térmicos e termomecânicos foram impostos para alcançar tal variabilidade microestrutural. Com relação à liga Ti-5553, concluiu-se que a fase β sofre recuperação dinâmica acima e abaixo da βtransus, sendo mais dominante em taxas de deformação mais baixas. Enquanto isso, a fase α sofre não apenas quebra e globularização, mas também decomposição, o que contribui para o amolecimento. O aumento na taxa de deformação causou recuperação não uniforme no campo β e um refinamento mais intenso da fase α no campo α+β. A avaliação de macrotextura após a deformação indica que a textura da fase β é muito mais forte que a da fase α, com seu componente (200) sendo o mais intenso. Microestruturas relevantes foram subsequentemente selecionadas para tratamentos de envelhecimento. Os resultados mostram que a presença de defeitos induzidos por deformação acelera a precipitação da fase durante o envelhecimento e que a composição da matriz β, afetada pela quantidade de fase α primária presente, desempenha um papel importante. A fase α" tende a se formar a partir da matriz β em grandes quantidades sem a presença da fase α primária ou com uma fração baixa dessa fase, e a conversão de α" em α é lenta, sendo mais rápida após tratamento térmico no campo β, enquanto uma transformação β → α contínua, com pouca ou nenhuma precipitação de α", ocorre após tratamento térmico no campo α+β. Com relação à Ti-64, taxas de deformação mais baixas no campo β parecem diminuir a razão de aspecto e a razão c/a das ripas martensíticas, e aumentar a quantidade de fase β retida. Taxas mais baixas durante a deformação no campo α+β também aumentam a fração da fase β. Porém, uma quantidade excessiva de fase β causa sua instabilidade durante a têmpera, com consequente transformação na fase α secundária. Em temperaturas mais baixas no campo α+β, a tendência de globularização da liga é significativamente aumentada, especialmente durante deformação lenta. Textura significativa do tipo fibra da fase α/α' foi observada somente após deformação no campo β. Análises de dispersão da orientação dos grãos mostraram um alto grau de desorientação interna nas lamelas deformadas de α e a tendência de globularização das lamelas pela evolução dos contornos internos de baixo ângulo para contornos de alto ângulo.Condições de interesse foram escolhidas para tratamentos de envelhecimento posteriores. Os resultados mostram que a decomposição de β em uma refinada fase α secundária, a transformação da martensita metaestável na fase α de equilíbrio e a precipitação do intermetálico Ti 3 Al podem ocorrer durante o envelhecimento. Foi demonstrado que a composição e distribuição da fase β afetam a precipitação de α secundária, enquanto a composição da fase α desempenha um papel fundamental na formação de Ti 3 Al. Os estudos de difração de rai...