21世(shi)紀(ji)以來(lai),能源(yuan)緊缺及環境污染問題已(yi)(yi)成(cheng)為(wei)全人類共同的(de)(de)危(wei)機。在(zai)化(hua)工(gong)裝備領(ling)域,壓力容器(qi)的(de)(de)輕量化(hua)趨勢(shi)已(yi)(yi)成(cheng)為(wei)主導方向。隨著國(guo)家十大產業振興規劃(hua)的(de)(de)實施(shi),與(yu)之相關的(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合金(jin)在(zai)化(hua)工(gong)裝備領(ling)域的(de)(de)應(ying)用將邁(mai)入(ru)快速發(fa)展的(de)(de)階段。化(hua)工(gong)中(zhong)的(de)(de)各種換熱(re)器(qi)、塔(ta)器(qi)、反應(ying)釜等都已(yi)(yi)經(jing)用到工(gong)業純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),比(bi)如(ru)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)換熱(re)器(qi)、鈦(tai)(tai)(tai)(tai)凝汽器(qi)、鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合成(cheng)塔(ta)、鈦(tai)(tai)(tai)(tai)脫硫塔(ta)等。在(zai)各種鈦(tai)(tai)(tai)(tai)材(cai)中(zhong),尤其是工(gong)業純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)TA2在(zai)化(hua)工(gong)領(ling)域的(de)(de)應(ying)用將更為(wei)廣(guang)泛(fan)。對(dui)工(gong)業純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)日益(yi)廣(guang)泛(fan)的(de)(de)需求(qiu),已(yi)(yi)使(shi)針對(dui)純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)性能方面的(de)(de)研究日益(yi)受到國(guo)內外學者的(de)(de)重(zhong)視,并(bing)成(cheng)為(wei)有色金(jin)屬材(cai)料研究中(zhong)的(de)(de)一個(ge)重(zhong)要的(de)(de)前(qian)沿(yan)領(ling)域。
近年來(lai),國內外學者(zhe)雖然對(dui)(dui)TA2的(de)(de)蠕變性(xing)能、微(wei)觀組織等進行(xing)了相關的(de)(de)研究(jiu)(jiu),但(dan)是(shi),當TA2作為(wei)化工用材時,難免會經歷化工設備中溫度過高等非常規狀態(tai),因此對(dui)(dui)TA2在高溫條件(jian)下的(de)(de)力(li)(li)學性(xing)能進行(xing)研究(jiu)(jiu)是(shi)非常必要(yao)的(de)(de)。科研人員立足于TA2在高溫階段的(de)(de)力(li)(li)學性(xing)能,通過分析不同(tong)溫度、不同(tong)應變速率等參(can)(can)數條件(jian)下的(de)(de)TA2應力(li)(li)-應變曲線,結合微(wei)觀組織測試,研究(jiu)(jiu)TA2的(de)(de)最大抗拉強度、彈(dan)性(xing)模量等主(zhu)要(yao)力(li)(li)學性(xing)能參(can)(can)數,以期為(wei)TA2在化工領域(yu)的(de)(de)應用提供一定的(de)(de)基礎數據支撐(cheng)。
所需(xu)的TA2材料(liao)均經過(guo)退(tui)火。所采用(yong)的分(fen)(fen)析儀(yi)器包括光(guang)(guang)譜直讀分(fen)(fen)析儀(yi)、維氏(shi)硬度分(fen)(fen)析儀(yi)、高溫拉(la)伸試驗機、光(guang)(guang)學顯微(wei)鏡等。試驗結(jie)果表(biao)明:
(1)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性能表現,是與其緊密連接的微觀組織分不開的。觀察發現放大400倍時,其主要粒徑長度在25~50μm范圍內,最大的晶粒長度可達到50μm,最小為15μm,多數晶粒的粒徑為25μm左右。這些數據表明,退火后的TA2晶粒粒徑分布較為均勻,且形狀較為規則,大多為多邊形。
(2)溫度一定時,隨著應變速率的增加,TA2的最大抗拉強度呈現增長趨勢。TA2的最大抗拉強度受溫度的影響更為明顯。當溫度從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力學性能出現嚴重衰減的臨界溫度,這在化工方面需引起足夠的重視。
(3)同一溫度(du)下,TA2的(de)彈性(xing)模量(liang)E隨(sui)著應變(bian)速率(lv)的(de)升(sheng)高整體呈(cheng)現上(shang)升(sheng)趨勢(shi)(shi);溫度(du)越高,這種(zhong)上(shang)升(sheng)趨勢(shi)(shi)越明顯(xian)。當應變(bian)速率(lv)一定時,TA2的(de)彈性(xing)模量(liang)隨(sui)溫度(du)的(de)升(sheng)高而減(jian)小,其變(bian)化趨勢(shi)(shi)與最(zui)大抗拉強度(du)的(de)變(bian)化趨勢(shi)(shi)非(fei)常相似(si),同樣(yang)在500~600℃時出現大幅(fu)衰減(jian)。
