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钛锆钼合金热流道系统

钛锆钼合金简称TZM合金,是0.50%的钛,0.08%的锆和0.02%碳合成的钼合金,是一种高温合金,一种固体溶液硬化和颗粒加强钼基合金,其具有较高的再结晶温度,较高的强度及强度、具有良好的导热性,低低蒸汽压,耐腐蚀性好,因此可加工,其比纯钼具有更高的耐热性,更好的抗蠕变性。

钛锆钼热流道是以钛锆钼合金为原材料制备而成的。钛锆钼热流道系统是将传统式模具或三板式模具的浇道与流道经常加热,于每一成形时即不需要取出流道和浇道的一种崭新构造。钛锆钼热流道系统划分为绝热流道系统和微型半热流道系统,绝热流道的设计复杂,但效果好和维护成本非常低;微型半热流道结构化繁为简,稳定好用,故障率低,因结构简单而维护成本低,对生产的稳定进行有更大的保证。

TZM合金高温紧固件

重复往返大气层的空间飞行器和高超音速飞机的耐热结构零件和部件的连接都需要使用各种紧固件。这些紧固件必须要能够承受得住1300℃的高温,其中包括氧化环境和结构载荷引起的应力。同时在完成使命的整个过程中,亦应考虑静态拉伸和剪切应力作用。另外,在发射前,飞行器在地面上的短时间内受到了护肩发动机的作用,紧固件受到了震动和音响激发的高频疲劳载荷的作用而对其产生影响。

在可供选择的各种金属及其合金紧固件中,TZM合金为最佳选择。主要是因为,其他满足高温紧固件要求的贵金属价格昂贵。另一方面,TZM合金具有满足紧固件的强度,且在高达1600℃的温度下,TZM合金在强度方面保持优越性。但是,由于TZM合金具有高温氧化性能这一特点,会对飞行器造成灾难性的后果。不过,由于TZM合金相对其他材料相对比较便宜,所以人们还是会试图利用这种难溶合金材料来制造在惰性气氛中使用的一些高温紧固件。

TZM合金的再结晶过程

TZM合金是层错较高的金属,再结晶核心将通过亚晶合并产生。其中TZM合金在高温回复阶段时,亚晶界通过向前移动或相邻亚晶的合并两种方式长大,当退火温度高于回复温度时,将以回复阶段产生的小角度亚晶为基础,产生再结晶核心。在再结晶的成核阶段,小角度亚晶吸收周围的位错,从而形成大角度亚晶,并在位错溶解的同时,产生了大量的空位,由于空位的迁移速率较高,所以再结晶核心迅速长大,完成了再结晶的第一阶段。再结晶完成后,新的晶粒完全互相靠拢在一起,随着退火温度的升高,新晶粒依靠晶界移动,使畸变能较低的晶粒吞并畸变能较高的晶粒长大,这就是在结晶的第二个阶段。

钛锆钼合金的变形组织

通过观察和研究由粉末冶金法制取的钛锆钼合金的变形前组织和变形后组织发现,变形前的合金晶粒晶界平直清晰,但是晶粒大小不均匀,有的粗大有的细小。同时晶体内存在大量的烧结空洞。

但是随着变形程度的增大发现,原来的微观空洞虽然没有全部消失但是其尺寸明显小了很多。且随着变形量的增大,不均匀的晶粒得到了细化,晶粒沿变形方向被压扁拉长,晶界交错搭接,其致密度也得到了提高。同时,随着应变速率的增大,晶粒从原始不均匀组织转变为尺寸差别不大的均匀组织,晶粒的尺寸明显变小。这是因为随着变形速率的增大,金属内部滑移和位错运动加剧,晶粒之间及晶粒内部的畸变在短时间内不能完全的释放,从而使得单位时间内晶粒被挤压变形的程度加大,使得晶粒被细化和拉长,为轧制开创了有力的条件。