Kako kontrolirati površinsku oksidaciju otkovaka od legure titana?

Titan je vrlo lako oksidirati tijekom vrućeg kovanja, stvarajući sloj krtosti koji uzrokuje pucanje i poteškoće u obradi. To značajno smanjuje učinkovitost otkivaka. Učinkoviti postupci sprječavanja oksidacije ključni su za poboljšanje pouzdanosti i ekonomičnostiotkovci od legure titana.

 

(I) Mehanizam stvaranja oksidnog sloja

Površina reagira s kisikom u peći i stvara tro-slojni oksidni film tijekom vrućeg kovanja.

Tro{0}}slojni oksidni film: labavi vanjski sloj od TiO₂, srednji sloj od TiO-Ti₃O miješane faze i unutarnji -sloj krtosti -faze obogaćen kisikom.

-faza je ključni faktor koji određuje neuspjeh kovanja, a njena debljina raste eksponencijalno s porastom temperature.

 

(II) Ključni čimbenici utjecaja
Temperatura i vrijeme: Stopa oksidacije povećava se za 30% za svakih 100 stupnjeva porasta temperature

Vrsta legure: -legure titana podliježu značajnoj oksidaciji na 600 stupnjeva, dok -legure titana stvaraju očiti oksidni sloj samo na temperaturama iznad 980 stupnjeva.

Atmosfera Okoliš: Koncentracija kisika u peći određuje brzinu oksidacije. Zaštita dušikom može smanjiti brzinu, a zaštita inertnim plinom nudi bolje rezultate.

 

Titanijski otkovci u Ruihangu

 

(I) Tehnologija zaštite atmosfere
Zaštita od inertnog plina: Kontinuirano uvodite argon ili helij -visoke čistoće (čistoća veća ili jednaka 99,99%), smanjujući stopu oksidacije za više od 60%. Mitsubishi Electric koristi argonsku zaštitu za stabilizaciju debljine oksidnog sloja na 0,1-0,3 mm, sa stopom kvalifikacije od 98%.

Kontrola vakuumskog okruženja: stupanj vakuuma veći ili jednak 10⁻³Pa može potpuno izolirati kisik, što je prikladno za ključne komponente visoke-preciznosti, ali je cijena opreme relativno visoka.

Zagrijavanje rastresitog materijala: Zagrijavanje granuliranog medija omogućuje veću učinkovitost prijenosa topline, skraćujući vrijeme izlaganja visokim-temperaturama i sprječavajući oksidaciju iz izvora.

 

(II) Optimizacija parametara procesa
Postupna kontrola temperature: Kontrolirajte temperaturu grijanja na 20-50 stupnjeva ispod -transus temperature kako biste smanjili zadebljanje sloja oksida.

Precizno upravljanje vremenom: Optimizirajte put deformacije kroz numeričku simulaciju kako biste skratili neučinkovito vrijeme zadržavanja u zoni visoke-temperature.

Strategija hlađenja: usvojite postupno hlađenje kako biste izbjegli visokotemperaturnu oksidaciju nakon -kovanja- i smanjili rizik od pucanja oksidnog sloja.

 

(III) Zaštita modifikacije površine

 

Vrsta procesa	Tehnički parametri	Osnovne prednosti	Scenariji primjene
Pre-tretman oksidacijom	Formirajte gusti oksidni film na 300-400 stupnjeva	Stopa povećanja težine oksidacijom smanjena je za 20% na 500 stupnjeva	Servisne komponente srednje{0}}temperature
Anodna oksidacija	Napon 20-60V, elektrolit H₂SO₄	Otpornost na koroziju povećana za 50%, debljina filma 10-30μm	Medicinski implantati, elektroničke komponente
Mikrolučna oksidacija (MAO)	Visok{0}}elektroliza na 300-600 V, kompozitni sloj TiO₂/Al₂O₃	Otpornost na temperaturu >500 stupnjeva, otpornost na habanje i kavitaciju	Lopatice-avio motora, brodski ventili
B+(B-Al) kompozitna difuzija	Ugradnja čvrstog praha, izotermna obrada na 800 stupnjeva	Stopa prirasta težine oksidacijom smanjena je za 83,5%, tvrdoća 1800HV	Gr5 komponente u radnim uvjetima-na visokim temperaturama

 

Napomena: B+(B-Al) kompozitna difuzijska tehnologija usvaja sinergistički mehanizam TiB₂ vanjske barijere + Al₃Ti unutarnje samo{3}}zaštite sloja, što rezultira povećanjem težine od samo 7,24 g/m² za Gr5 leguru nakon oksidacije na 800 stupnjeva tijekom 100 sati.

 

(IV) Kompozitni sustav zaštite
Kombinirani postupak "pre-oksidacije + prevlaka od staklenog emajla + argonska zaštita" može istovremeno poboljšati kvalitetu površine i plastičnost. Eksperimenti pokazuju da BT3-1 otkivci od legure titana tretirani ovom kombinacijom imaju glatku površinu bez nedostataka riblje ljuske, a naknadna učinkovitost čišćenja povećana je za 40%.

 

(I) Metode detekcije oksidnog sloja
Mikroskopska analiza: Promatrajte strukturu oksidnog sloja pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) s točnošću mjerenja debljine od 0,1 μm;

Detekcija sastava: Koristite spektralnu analizu za određivanje stupnja onečišćenja dušikom i vodikom, izbjegavajući rizike krtosti;

Procjena učinkovitosti: Testirajte stabilnost oksidnog filma pomoću spektroskopije elektrokemijske impedancije (EIS), prikladne za medicinske implantate.

(II) Postupci čišćenja oksidnog sloja
Mehaničko čišćenje: pjeskarenjem se može ukloniti 0,13-0,76 mm kamenca oksida, zahtijevajući stopu pokrivenosti veću ili jednaku 200% kako bi se izbjeglo oštećenje podloge;

Kemijsko luženje: Mješovita otopina dušične kiseline i fluorovodične kiseline uklanja -sloj kućišta brzinom čišćenja od 0,03 mm/min, uklanjajući 0,25-0,38 mm površinskog sloja u jednom tretmanu;

Tehnologije popravka: Lasersko oblaganje popravlja rupičaste defekte po cijeni od samo 25% novih dijelova; PVD ponovni premaz popravlja pucanje premaza, uz prianjanje u skladu sa standardima ASTM D3359.

 

(I) Aerospace Field
Komponente: Gr5 lopatice kompresora motora od legure titana, stajni trap;

Proces: MAO keramički sloj + sačmarenje, zagrijavanje na stupnju vakuuma od 10⁻³Pa;

Učinak: Debljina sloja oksida Manja ili jednaka 0,2 mm, otpornost na zamor povećana za 30%, integritet premaza provjerava se svakih 500 sati leta.

 

(II) Medicinsko područje
Komponente: Umjetni zglobovi, koštane ploče;
Proces: elektropoliranje + anodna oksidacija;
Učinak: Biokompatibilnost zadovoljava standarde, stopa zadržavanja impedancije oksidnog filma >80% 2 godine nakon operacije.

 

(III) Područje kemijske industrije

Komponente: lopatice reaktorske mješalice, prirubnice;
Proces: Kemijska pasivizacija + PTFE premaz;
Učinak: Poboljšana otpornost na koroziju, godišnja stopa korozije manja ili jednaka 0,1 mm.

 

Ruihang je specijaliziran za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju visoko{0}}kvalitetnih proizvoda od titana i legura titana, uključujući otkivke, cijevi, prstenove, šipke, ploče i druge proizvode od titana itd. Za više detalja, kontaktirajte nas putem e-pošte:Sam.Rui@bjrh-titanium.com