Kuidas kontrollida titaanisulamist sepistatud pindade oksüdeerumist?

Titaani on kuumsepistamise ajal väga lihtne oksüdeeruda, moodustades rabeda kihi, mis põhjustab pragunemist ja töötlemisraskusi. See vähendab oluliselt sepistamise jõudlust. Tõhusad oksüdatsiooni vältimise protsessid on kriitilise tähtsusega töökindluse ja ökonoomsuse parandamisekstitaanisulamist sepised.

 

(I) Oksiidikihi moodustumise mehhanism

Pind reageerib ahjus hapnikuga, moodustades kuuma sepistamise ajal kolme{0}}kihilise oksiidkile.

Kolme-kihiline oksiidkile: lahtine välimine TiO₂ kiht, keskmine TiO-Ti₃O segafaasi kiht ja sisemine hapniku-rikastatud -faasiline rabeduskiht.

-faas on sepistamise rikke määrav võtmetegur ja selle paksus suureneb plahvatuslikult koos temperatuuri tõusuga.

 

(II) Peamised mõjutegurid
Temperatuur ja aeg: oksüdatsioonikiirus suureneb 30% iga 100 kraadise temperatuuritõusu korral

Sulami tüüp: -titaanisulamid läbivad olulise oksüdatsiooni 600 kraadi juures, samas kui -titaanisulamid moodustavad ilmse oksiidikihi ainult temperatuuril üle 980 kraadi.

Atmosfäärikeskkond: hapniku kontsentratsioon ahjus määrab oksüdatsioonikiiruse. Lämmastikukaitse võib kiirust vähendada ja inertgaasi kaitse annab paremaid tulemusi.

 

Titaanist sepised Ruihangis

 

(I) Atmosfäärikaitsetehnoloogia
Inertgaasi kaitse: lisage pidevalt kõrge -puhtusastmega argooni või heeliumi (puhtus on suurem või võrdne 99,99%), vähendades oksüdatsioonikiirust üle 60%. Mitsubishi Electric kasutab argoonikaitset, et stabiliseerida oksiidikihi paksus 0,1–0,3 mm, kvalifitseerimismäär on 98%.

Vaakumkeskkonna juhtimine: vaakumi aste, mis on suurem või võrdne 10⁻3Pa, võib hapniku täielikult isoleerida, mis sobib ülitäpsete võtmekomponentide jaoks, kuid seadme maksumus on suhteliselt kõrge.

Lahtise materjali kuumutamine: graanulite keskmine kuumutamine võimaldab suuremat soojusülekande efektiivsust, lühendades kõrgel temperatuuril{0}}ekspositsiooni aega ja takistades allikast tulenevat oksüdatsiooni.

 

(II) Protsessi parameetrite optimeerimine
Temperatuuri järkjärguline reguleerimine: reguleerige kuumutamistemperatuuri 20-50 kraadi alla -transus temperatuuri, et vähendada oksiidikihi paksenemist.

Täpne ajahaldus: optimeerige deformatsiooniteed numbrilise simulatsiooni abil, et lühendada ebaefektiivset viibimisaega kõrgel{0}}temperatuurilises tsoonis.

Jahutusstrateegia: kasutage järkjärgulist jahutamist, et vältida sepistamisjärgset-kõrgtemperatuuri-oksüdatsiooni ja vähendada oksiidikihi lõhenemise ohtu.

 

(III) Pinna muutmise kaitse

 

Protsessi tüüp	Tehnilised parameetrid	Põhilised eelised	Rakenduse stsenaariumid
Eel{0}}oksüdatsioonitöötlus	Moodustage 300-400 kraadi juures tihe oksiidkile	Oksüdatsiooni massi suurenemise kiirus väheneb 20% 500 kraadi juures	Keskmise{0}}temperatuuriga teenusekomponendid
Anoodne oksüdatsioon	Pinge 20-60V, H₂SO4 elektrolüüt	Korrosioonikindlus suurenes 50%, kile paksus 10-30μm	Meditsiinilised implantaadid, elektroonikakomponendid
Mikro-kaaroksüdatsioon (MAO)	Kõrgepinge elektrolüüs 300–600 V juures, TiO₂/Al2O3 komposiitkiht	Temperatuurikindlus ＞500 kraadi, kulumis- ja kavitatsioonikindlus	Aero-mootori labad, laevaventiilid
B+(B-Al) Komposiitdifusioon	Tahke pulberkinnitus, isotermiline töötlus 800 kraadi juures	Oksüdatsiooni kaalutõusu kiirus vähenes 83,5%, kõvadus 1800HV	Gr5 komponendid kõrgel-temperatuuril töötingimustes

 

Märkus. B+(B-Al) komposiitdifusioonitehnoloogia kasutab TiB₂ väliskihi barjääri + Al₃Ti sisemise kihi enesekaitse sünergistlikku mehhanismi, mille tulemuseks on Gr5 sulami kaalutõus vaid 7,24 g/m² pärast oksüdeerimist 800 kraadi juures 100 tundi.

 

(IV) Komposiitkaitsesüsteem
Kombineeritud protsess "eel-oksüdatsioon + klaasemailiga katmine + argoonikaitse" võib samaaegselt parandada pinna kvaliteeti ja plastilisust. Katsed näitavad, et selle kombinatsiooniga töödeldud BT3-1 titaanisulamist sepistel on sile pind, millel puuduvad kalakivid ning sellele järgnev puhastamise efektiivsus suureneb 40%.

 

(I) Oksiidkihi tuvastamise meetodid
Mikroskoopiline analüüs: jälgige oksiidikihi struktuuri, kasutades skaneerivat elektronmikroskoopiat (SEM) paksuse mõõtmise täpsusega 0,1 μm;

Koostise tuvastamine: lämmastiku ja vesiniku saastatuse määra määramiseks kasutage spektraalanalüüsi, vältides hapruse ohtu;

Toimivuse hindamine: testige oksiidkile stabiilsust elektrokeemilise impedantsi spektroskoopia (EIS) abil, mis sobib meditsiiniliste implantaatide jaoks.

(II) Oksiidkihi puhastusprotsessid
Mehaaniline puhastamine: Liivapritsiga saab eemaldada 0,13–0,76 mm oksiidikatlakivi, mis nõuab aluspinna kahjustamise vältimiseks katvusastet 200% või rohkem;

Keemiline marineerimine: lämmastikhappe ja vesinikfluoriidhappe lahus eemaldab -korpuse kihi puhastuskiirusega 0,03 mm/min, eemaldades ühe töötlusega 0,25–0,38 mm pinnakihi;

Remonditehnoloogiad: Laserkatted parandavad augudefektid hinnaga vaid 25% uutest osadest; PVD-värvimine parandab katte lõhenemist, nakkumine vastab ASTM D3359 standarditele.

 

(I) Aerospace Field
Komponendid: Gr5 titaanisulamist mootori kompressori labad, telik;

Protsess: MAO keraamiline kiht + haavlitamine, kuumutamine vaakumiga 10⁻3Pa;

Mõju: oksiidkihi paksus on väiksem või võrdne 0,2 mm, väsimuskindlus suurenes 30%, katte terviklikkust kontrolliti iga 500 lennutunni järel.

 

(II) Meditsiinivaldkond
Komponendid: Kunstlikud liigesed, luuplaadid;
Protsess: elektropoleerimine + anoodiline oksüdatsioon;
Mõju: biosobivus vastab standarditele, oksiidkile impedantsi säilivusmäär ＞80% 2 aastat pärast operatsiooni.

 

(III) Keemiatööstuse valdkond

Komponendid: Reaktori segisti labad, äärikud;
Protsess: keemiline passiveerimine + PTFE kate;
Mõju: paranenud korrosioonikindlus, aastane korrosioonimäär on väiksem või võrdne 0,1 mm.

 

Ruihang on spetsialiseerunud kvaliteetsete titaani ja titaanisulamite, sh sepiste, torude, rõngaste, vardade, plaatide ja muude titaantoodete jne uurimis- ja arendustegevusele, tootmisele ja müügile. Lisateabe saamiseks võtke meiega ühendust e-posti teel:Sam.Rui@bjrh-titanium.com