1,Pirminis apdorojimas: nuo rūdos iki apdorojamo ruošinio
Tai pati brangiausia grandis visoje titano pramonės grandinėje.
Titano kempinės gamyba (daugiausia Kroll metodas):
Titano rūdą (rutilą arba ilmenitą) paverskite kempinės titanu (akytas grynas titanas).
Procesas: Titano rūda → Chlorinimas iki titano tetrachlorido (TiCl 4) → Magnio terminis redukavimas (Kroll metodas) → Vakuuminis distiliavimas → Titano kempinė.
Charakteristikos: Sudėtingas procesas, didžiulis energijos suvartojimas ir pertraukiama gamyba yra viena iš pagrindinių priežasčių, lemiančių didelę titano lydinių kainą. Naujais elektrolizės metodais, tokiais kaip FFC Kembridžo procesas, siekiama sumažinti energijos suvartojimą ir sąnaudas, tačiau jie dar nebuvo plačiai parduodami.
2). Lydymasis:
Ištirpinkite kempinę titaną, lydinio elementus ir grąžinkite medžiagą į vienodos sudėties luitus, apsaugodami nuo vakuumo arba inertinių dujų (argono).
Pagrindinės technologijos:
Vakuuminis lankinis lydymas (VAR): labiausiai paplitęs metodas. Elektrodas išlydomas lanku vakuuminėje kameroje ir nuleidžiamas į vandeniu -aušinamą varinį tiglį, kad sukietėtų. Siekiant užtikrinti grynumą ir vienodumą, paprastai atliekami du ar trys lydymo procesai.
Šalto sluoksnio lydymo krosnis (CHM): įskaitant elektronų pluošto šalto sluoksnio krosnį (EBCHM) ir plazmos lanko šalto sluoksnio krosnį (PACHM). Jis gali veiksmingai pašalinti didelio / mažo{1}}tankio priemaišas ir dažniausiai naudojamas gaminant aukščiausios klasės-aviacinius titano luitus ir titano ruošinius.
2,Formavimo gamyba: ruošinio formavimas į norimą formą
Tai yra pagrindinė grandis, atspindinti titano lydinio apdorojimo sunkumus.
A. Plastikinis formavimas
Įprastas kalimas:Pakaitinus orinėje krosnyje, jis formuojamas naudojant kalimo plaktuką arba presą. Lengvai sukuriamas paviršinis oksido sluoksnis (alfa trapumas sluoksnis), kurį vėliau reikia pašalinti.
Izoterminis / karštasis kalimas:pagrindinė technologija, skirta tiksliai kalti titano lydinius. Formą įkaitinkite iki panašios į ruošinį temperatūros (dažniausiai 800-1000 laipsnių C) ir formuokite lėtai slėgiu. Tai labai sumažina atsparumą deformacijai, temperatūros kritimą ir paviršiaus reakciją, leidžiančią gaminti sudėtingų formų, didelio tikslumo ir racionalaus paskirstymo beveik neto formos kaltinius. Tačiau formų (dažniausiai pagamintų iš nikelio pagrindu pagamintų superlydinių arba molibdeno lydinių) kaina ir energijos sąnaudos yra labai didelės.
Riedėjimas:Plokščių, juostų, strypų, vamzdžių gamyba. Karštas valcavimas atliekamas apsauginėje atmosferoje arba dangoje, kad būtų išvengta oksidacijos; Šaltam valcavimui reikalingas tarpinis atkaitinimas, kad būtų išvengta sukietėjimo.
Suspaudimas:Naudojamas profilių ir vamzdžių gamybai. Pakaitinus ruošinį, jis aukštu slėgiu išspaudžiamas per formą. Stiklo tepalai ir apsauginės dangos yra būtinos, kad pelėsis nepriliptų ir nesioksiduotų.
Superplastinis formavimas (SPF):Naudojant titano lydinio superplastiškumą (itin didelį pailgėjimą) esant tam tikrai temperatūrai/greičiui ir sujungiant jį su oro slėgiu, kad jis tilptų į formą kaip pučiamasis stiklas, vienu ypu galima suformuoti sudėtingus plonasienius komponentus. Dažnai kartu su difuziniu surišimu (DB) sukuriama SPF/DB technologija, naudojama daugiasluoksnėms tuščiavidurėms konstrukcijoms, skirtoms aviacijos ir kosmoso reikmėms gaminti.
B. Liejimas
Tikslus vakuuminis liejimas: daugiausia atliekamas vakuuminėse lankinėse kondensacinėse krosnyse. Elektrodas išsilydo lanku vakuume ir teka į keraminės formos apvalkalą. Dėl reakcijos tarp titano ir beveik visų liejimo medžiagų turi būti naudojamos specialios ugniai atsparios medžiagos (pvz., itrio oksido paviršinis sluoksnis).
Taikymas: tinka statiniams konstrukciniams komponentams, turintiems ypač sudėtingas formas, kuriems nereikia didelio apdorojimo, pvz., variklio korpusams, siurblių korpusams ir aukščiausios{0}}golfo kamuoliukų galvutėms gaminti.
C. Priedų gamyba (3D spausdinimas) - Revoliucinė technologija
Tiesiai naudojant titano lydinio miltelius arba vielos medžiagas sluoksnis po sluoksnio kietosioms dalims gaminti, ypač tinka sudėtingoms konstrukcijoms, lengvam dizainui ir mažos partijos pritaikymui.
Pagrindinės technologijos:
Atrankinis lazerinis lydymas (SLM) / lazerio miltelių sluoksnio lydymas (LPBF): inertinėje atmosferoje esantys titano lydinio milteliai ant miltelių sluoksnio taškas po taško lydomi naudojant smulkųjį lazerį. Didelis tikslumas ir gera paviršiaus kokybė.
Elektronų pluošto lydymas (EBM): lydymosi milteliai su elektronų pluoštu vakuuminėje aplinkoje. Formavimo greitis yra greitas, šiluminis įtempis mažas, o dalių charakteristikos yra artimos kaltinių, tačiau paviršius yra gana grubus.
Privalumai: medžiagų panaudojimo lygis yra itin didelis (beveik 100%), todėl pasiekiamos topologijos optimizavimo struktūros, tokios kaip itin sudėtingos grotelės, korio formos ir integruoti tuščiaviduriai aušinimo kanalai. Jis nepakeičiamas kosmoso (lengvi pastoliai, mentės su aušinimo kanalais) ir medicinos (pritaikytų poringų kaulo implantų) srityse.
3,Tolesnis apdorojimas ir tvarkymas
1) apdirbimas:
Titano lydinys yra tipiška sunkiai apdirbama medžiaga dėl prasto šilumos laidumo (šiluma kaupiasi ant įrankio), didelio cheminio giminingumo (lengva reaguoti su įrankio medžiaga) ir mažo tamprumo modulio (lengva sukelti įrankį ir vibraciją).
Atsakomoji priemonė: naudokite didelio standumo stakles, specialiai padengtus kietojo lydinio arba PCD pjovimo įrankius, mažą pjovimo greitį, didelį padavimo greitį, aukštą{0}}slėgį ir didelio srauto pjovimo skystį, kad pakankamai aušintumėte.
Terminis apdorojimas:
Atkaitinimas: pašalina vidinį įtempimą, stabilizuoja struktūrą ir pagerina plastiškumą. Tai dažniausiai naudojamas terminis apdorojimas.
Apdorojimas tirpalu + sendinimas: naudojamas + dviejų -fazių titano lydiniams (pvz., Ti-6Al-4V), siekiant sustiprinti dispersiją ir pagerinti stiprumą gesinant ir senstant žemoje temperatūroje.
Paviršiaus apdorojimas
Valymas: valymas smėliasrove ir plovimas rūgštimi (dažniausiai naudojant HF-HNO ∝ mišrią rūgštį), kad pašalintumėte oksido nuosėdas ir taršos sluoksnį.
Stiprinimas/funkcionalizavimas: Mikro lanko oksidacija (MAO) sukuria keramines dangas, kad pagerintų atsparumą dilimui ir korozijai; Azotavimas/nitridavimas pagerina paviršiaus kietumą; Anoduoti dažai ir pagerinti atsparumą korozijai; Terminis purškimas (pvz., purškimas WC Co) pagerina atsparumą dilimui.
Ryšio technologija:
Suvirinimas: jį reikia atlikti naudojant didelio{0}}grynumo argono dujas arba apsaugą nuo vakuumo. Įprasti metodai apima suvirinimą volframo inertinėmis dujomis (GTAW/TIG), elektronų pluošto suvirinimą (EBW) ir suvirinimą lazeriu (LBW). Prieš suvirinimą būtinas griežtas valymas.
Difuzinis sujungimas (DB): kontaktinio paviršiaus atomų sujungimas per abipusę difuziją esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, naudojamas SPF/DB komponentams gaminti.
