I. Titano lydiniai dėl didelio specifinio stiprumo ir atsparumo korozijai plačiai naudojami aviacijos, medicinos ir kitose srityse. Tačiau dėl didelio cheminio reaktyvumo jie linkę reaguoti su deguonimi ir azotu kaitinant aukštoje temperatūroje-, kad susidarytų trapus oksido sluoksnis, dėl kurio sumažėja medžiagos plastiškumas ir padidėja apdirbimo galimybė. Titano lydinio kalimo ruošinių šildymo proceso metu pasiekti minimalią oksidaciją arba jos nebuvimą tapo pagrindiniu techniniu iššūkiu gerinant medžiagų panaudojimą ir mažinant gamybos sąnaudas. Mes ištyrėme metodus, kaip kontroliuoti titano lydinio kaltinių paviršių oksidaciją, atlikdami sisteminius eksperimentinius tyrimus.
II. Eksperimentinės medžiagos ir metodai BT3-1 titano lydinio ekstruzinis ruošinys buvo pasirinktas kaip pagrindinis tyrimo objektas, tuo pačiu metu lyginant BT20, OT4-1 lydinio plokščių ir PT7M lydinio vamzdžių veikimo pokyčius. Visi mėginiai buvo mechaniškai poliruoti ir kaitinami elektrinėje krosnyje iki 950 -980 laipsnių (arti titano lydinių alotropinės transformacijos temperatūros), o laikymo laikas buvo kontroliuojamas per 1 valandą. Eksperimentiniai kintamieji apėmė: išankstinį oksidaciją, apsauginę stiklo emalio dangą, šildymo terpės tipą (įprasta elektrinė krosnis / birios medžiagos pseudoskystinimo sluoksnis) ir paviršiaus apdorojimo po kalimo metodą (smėliavimas).
III. Pagrindinės paviršiaus oksidacijos kontrolės technologijos
1. Išankstinio -oksidacinio apdorojimo procesas:
Eksperimentai rodo, kad neapdorotų ruošinių paviršiuje yra žuvies -apnašų oksido sluoksnis, o iš anksto -oksiduotų ruošinių paviršiaus lygumas gerokai pagerėjo. Išankstinis oksidacijos apdorojimas, suformuodamas vienodą ir tankią oksido plėvelę ant ruošinio paviršiaus, veiksmingai slopina gilią oksidaciją vėlesnio kaitinimo metu. Be to, sumažėja stiklo emalio dangos sukibimas su iš anksto -oksiduoto ruošinio paviršiumi, todėl vėlesnis pašalinimas tampa daugiau nei 30 % lengvesnis ir žymiai pagerina gamybos efektyvumą.
2. Stiklo emalio apsauginės dangos technologija:
Užtepus stiklo emalio dangą ant išankstinio oksidacijos apdorojimo-, oksidacijos greitis kaitinant gali dar labiau sumažėti. Ši danga sumažina ruošinio ir oksiduojančių dujų kontaktą dėl fizinės izoliacijos. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad apsauga nuo dangos gali sumažinti oksido sluoksnio storį ruošinio paviršiuje 50–70%. Pažymėtina, kad sinergetinis dangos ir išankstinio oksidacinio sluoksnio poveikis gali pagerinti ruošinio paviršiaus plastiškumą, padidindamas kaltinių pavyzdžių pailgėjimą 15–20 %.
3. Šildymo terpės optimizavimo technologija:
(1) Įprastas elektrinės krosnies šildymo valdymas: kaitinant įprastoje elektrinėje krosnyje, temperatūra griežtai kontroliuojama virš alotropinės transformacijos temperatūros, o laikymo laikas yra mažesnis arba lygus 1 valandai, kad būtų išvengta akivaizdaus dujų absorbcijos ant paviršiaus. Susidaręs oksido sluoksnis gali būti efektyviai pašalinamas smėliasrove, o medžiagų nuostolių greitis kontroliuojamas 5%. (2) Birių medžiagų pseudo{6}}skystinimo sluoksnio šildymo technologija: ši technologija šildo ruošinį, įkasdama jį į pseudo-skystinimo sluoksnį, sudarytą iš granuliuotų terpių (pvz., aliuminio oksido miltelių), ir naudoja intensyvų santykinį judėjimą tarp terpės dalelių, kad pagerintų šilumos mainus. Eksperimentai rodo, kad jo šilumos perdavimo efektyvumas yra 1,5 eilės didesnis nei priverstinės konvekcijos krosnies, artėjant prie išlydytos druskos krosnies lygio. Ši technologija gali pasiekti greitą ir vienodą ruošinio kaitinimą, sutrumpinant kaitinimo laiką nuo 40% iki 60%, ir tuo pačiu metu žymiai sumažinant oksidacijos tendenciją dėl terpės izoliacijos efekto, sumažinant paviršiaus oksido sluoksnio storį daugiau nei 80%.
Taikymo atvejis: ant titano -niobio lydinio turbinų diskų naudojome Y₂O3 dispersijos stiprinimo + terminės difuzijos dangą, kuri padidino valkšnumo stiprumą esant 650 laipsnių 35 % ir sumažino valkšnumo greitį iki 1 × 10⁻⁸/s.
IV. Paviršiaus apdorojimo proceso optimizavimas:
Smėliavimas po kalimo yra pagrindinis žingsnis gerinant kaltinių gaminių veikimą. Įprastu smėliasrove galima pašalinti paviršiaus oksido sluoksnį ir dujas sugeriantį sluoksnį, sumažinant paviršiaus šiurkštumo Ra vertę iki mažesnės nei 3,2 μm, o kartu sustiprinant paviršiaus plastiškumą. Ruošiniams su stiklo emalio dangomis, smėliavimo slėgis turi būti kontroliuojamas 0,3–0,5 MPa diapazone, kad būtų išvengta per didelio pagrindo pažeidimo.
V. Išvados:
1. Sinergiškai pritaikius išankstinį oksidacijos apdorojimą ir stiklo emalio dangą, galima sukurti dviejų sluoksnių apsaugos sistemą „aktyvi oksidacijos kontrolė + pasyvioji izoliacinė apsauga“, žymiai pagerinanti titano lydinio kaltinių paviršiaus kokybę.
2. Biurų medžiagų pseudo-skystinimo sluoksnio šildymo technologija pasiekia dvigubus efektyvaus šildymo ir oksidacijos kontrolės tikslus, optimizuodama šilumos perdavimo mechanizmą, todėl ji ypač tinka masinei sudėtingų -formų kaltinių gaminių gamybai.
3. Tikslus proceso parametrų (temperatūros, laiko, smėliavimo slėgio ir kt.) valdymas yra labai svarbus siekiant užtikrinti visapusišką titano lydinio kaltinių veikimą; turi būti nustatytos standartizuotos proceso specifikacijos pagal konkrečias lydinio klases.
Titano lydinio kaltinių paviršių oksidacijos valdymas iš esmės yra išsamus sistemos inžinerijos projektas, apimantis „procesą, aplinką ir po{0}}apdorojimą“.
Padedant vietinėms Baoji pramonės įmonėms, vakuuminis kalimas + apsauga nuo inertinių dujų + ėsdinimas ir pasyvavimas tapo pagrindiniu sprendimu, o aukštos temperatūros padengimas ir skaitmeninis valdymas padeda siekti „nulinės oksidacijos“.
Aukštos kokybės{0}}srityse, pvz., aviacijos ir branduolinės energijos pramonėje, vakuuminis kalimas + PVD danga yra geriausias būdas pasiekti „paslauginį-nulinį oksidavimą“.
