Siekiant išspręsti sudėtingus komponentus, reikalingus tokiose srityse kaip aviacija ir kosmosas, miltelinis liejimas veiksmingai išsprendžia techninius uždavinius, būdingus preciziniam liejimui, pvz., susitraukimo ertmes, poringumą ir sudėties atskyrimą, taip pat daugybę problemų, susijusių su suvirinimo kaltiniais. Šiuo metu Ti2AlNb lydinių gamyboje naudojant miltelinę metalurgiją daugiausia dėmesio skiriame karštojo izostatinio presavimo (HIP) proceso parametrams (laikui, temperatūrai, slėgiui), vėlesniam terminio apdorojimo ir karštosios deformacijos procesams, miltelinių lydinių mikrostruktūros ir eksploatacinių savybių bei formuojamų komponentų matmenų tyrimui. Mūsų įmonė paruošė Ti2AlNb iš anksto legiruotus
Ti2AlNb miltelių lydinio paruošimo būdas: Ti2AlNb iš anksto legiruoti milteliai, kurių dalelių dydis mažesnis nei 250 μm, atmosferinėje aplinkoje įpilami į cilindrinį mažo-anglies plieno apvalkalą. Po sutankinimo, taškinio suvirinimo, vakuuminio degazavimo ir sandarinimo suvirinimo karštasis izostatinis presavimas (HIP) baigiamas RD(Z)-1-850 tipo karšto izostatinio presavimo krosnyje, priklausančioje Steel Research Institute Haopu Technology Co., Ltd., siekiant gauti miltelinės metalurgijos ruošinius. Karšto izostatinio presavimo procesas: krosnies temperatūra pakeliama iki 1030 laipsnių, slėgis didesnis nei 140 MPa, laikymo laikas 2–4 val., o tada krosnis atšaldoma. Terminio apdorojimo procesas: Tirpalo terminio apdorojimo sąlygos yra 980 laipsnių 2 valandas, po to aušinimas krosnyje, laikas iki kambario temperatūros ne trumpesnis kaip 1 val. Sendinimo terminio apdorojimo sąlygos yra 890 laipsnių 4 val., po to aušinimas krosnyje, laikas iki kambario temperatūros ne trumpesnis kaip 1 val. Po karšto izostatinio presavimo išorinis apvalkalas ir šerdis pašalinami apdirbimo ir cheminio frezavimo būdu, kad būtų gautos uždaros titano lydinio sparnuotės dalys. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas eksperimentinės uždaros sparnuotės įvorės ir šerdies surinkimo ryšys ir fizinis vaizdas.
Pav. Uždengtos sparnuotės įvorės šerdies surinkimo ryšys ir fizinė diagrama.
Tempimo savybės buvo išbandytos 650 laipsnių kampu naudojant CMT5305 elektroninę universalią bandymo mašiną pagal GB/T 228.2-2015 „Metalinės medžiagos, tempimo bandymas-2 dalis. Aukštos temperatūros bandymo metodas“; valkšnumo trukmė buvo išbandyta esant 650 laipsnių / 360 MPa, naudojant RD-100 mikro-valdomą elektroninį valkšnumo bandymo įrenginį pagal GB/T 2039-2012 „Metalinės medžiagos, vienaašio tempimo valkšnumo bandymo metodas“; tempimo ir valkšnumo bandymų bandinių matmenys buvo 5 mm skersmens ir 25 mm matuoklio ilgio, su mažiausiai dviem lygiagrečiais bandiniais. Ti2AlNb miltelių lydinio pavyzdžiai po montavimo ir poliravimo buvo išgraviruoti Kroll reagentu (3% HF + 6% HNO3 + 91% H2O, tūrio dalis), o SEM vaizdai buvo gauti naudojant TESCAN MIRA4 lauko emisijos skenavimo elektronų mikroskopą. EBSD analizė atlikta naudojant Thermo Quattro S tipo SEM su elektronų atgalinės sklaidos difrakcijos (EBSD) zondu, o duomenų apdorojimo programinė įranga buvo HKL Channel 5. Karštai izostatiškai presuoto Ti2AlNb lydinio poringumas buvo apibūdintas naudojant VersaXRM-500 rentgeno mikrokompiuterinės tomografijos) sistemą (Micro-CT). Miltelių kompaktiškumo analizės plotas buvo maždaug Φ1,9 mm × 2,2 mm.
Gaminant miltelių metalurgijos komponentus, labai svarbus yra kapsuliavimo struktūros dizainas. Pagrįsta kapsuliavimo struktūros konstrukcija turi užtikrinti, kad visos miltelių dalys būtų sutankintos ir susidarytų beveik -neto{2}}forma. Kaip miltelių metalurgijos lydinių karštojo izostatinio presavimo (HIP) talpykla, kapsuliavimas tiesiogiai veikia metalurginę kokybę ir gatavo produkto matmenų išvaizdą. Praktikoje proceso parametrų svyravimai HIP tankinimo metu gali lemti tankinimo proceso skirtumus. Ypač gaminant didelius, sudėtingus komponentus, kapsuliavimo / formos struktūra paprastai yra gana sudėtinga, o tankinimo proceso skirtumai nuo miltelių paviršiaus iki vidaus yra ryškesni, netgi pasireiškia "nevienodo tankinimo" reiškinys. Šis reiškinys lemia nenuoseklius tankinimo lygius ir susitraukimo deformaciją įvairiose komponento dalyse, taip paveikiant komponento mechanines savybes. Naudojant EIGA miltelius, įvairių tipų Ti2AlNb miltelių metalurgijos komponentai buvo sėkmingai pagaminti 1030 laipsnių / 140 MPa / 3 val. HIP režimu. Bandymai parodė, kad pagrindinių komponentų matmenų nuokrypis buvo mažesnis nei 2%, o paviršiaus kokybė buvo geresnė nei lietinių lydinių. Taikant baigtinių elementų{16}}kapsuliavimo struktūros dizainą, tankinimo procesas yra vienodas viso tankinimo formavimo proceso metu, veiksmingai išvengiant „nevienodo tankinimo“ reiškinio ir padedant užtikrinti bendro komponento veikimo nuoseklumą.
1) Palyginti su PREP metodu, Ti2AlNb iš anksto legiruotų miltelių, paruoštų EIGA metodu, dalelių dydžio pasiskirstymas yra didesnis, palydovų sferų skaičius yra nedidelis ir tankis didesnis.
(2) Palyginti su Ti2AlNb lydiniu, gautu karštu izostatiniu PREP miltelių presavimu, lydinio, atitinkančio EIGA miltelius, stiprumas aukštoje temperatūroje ir valkšnumo trukmė šiek tiek sumažėja, tačiau pailgėjimas yra geresnis dėl tolygesnės mikrostruktūros. Komponentų paruošimo procese baigtinių elementų modeliavimo rezultatai rodo, kad EIGA milteliais pagamintas Ti2AlNb sparnuotė turi mažesnį susitraukimą ir labiau tinka sudėtingų komponentų karštajam izostatiniam presavimui.
(3) Naudojant baigtinių elementų modeliavimą, siekiant padėti suprojektuoti kapsuliavimą, sudėtingi Ti2AlNb miltelių metalurgijos komponentai buvo sėkmingai paruošti naudojant EIGA iš anksto legiruotus miltelius. Komponentai pasižymi dideliu matmenų ir paviršiaus tikslumu ir neturi metalurginių defektų.
