Analiżi tal-Applikazzjoni tat-Teknoloġija tal-Kisi fl-Ipproċessar tal-Liegi tat-Titanju

Karatteristiċi u Applikazzjonijiet ta 'Liga tat-Titanju

Ibbażat fuq is-serje ta 'hawn fuq ta' proprjetajiet eċċellenti, il-ligi tat-titanju ġew applikati għall-ewwel darba fl-avjazzjoni. Fl-1953, Douglas Company ta 'l-Istati Uniti applikat l-ewwel materjali li fihom it-titanju għan-nacelle tal-magna DC2T u l-ħitan tan-nar, u kisbet riżultati tajbin. Fil-qasam aerospazjali, liga tat-titanju l-ewwel intużat bħala materjal ewlieni fil-fann, kompressur, ġilda, fuselage, u tagħmir tal-inżul tal-magni tal-inġenji tal-ajru, li jirriżulta fi tnaqqis ġenerali fil-piż ta 'madwar 30% sa 35%. Liga tat-titanju ġiet applikata wkoll b'suċċess f'qxur reżistenti għall-pressjoni, sistemi ta 'pajpijiet ta' l-ilma baħar, kondensaturi u skambjaturi tas-sħana, xfafar, skrejjen u xaftijiet ta 'fannijiet ta' l-exhaust, molol, tagħmir tat-tifi tan-nar fuq trasportaturi ta 'l-ajruplani, skrejjen, apparati ta' propulsjoni bil-ġett ta 'l-ilma, tmunijiet u komponenti marittimi oħra ta’ sottomarini nukleari. Barra minn hekk, minħabba l-bijokompatibilità eċċellenti tagħha, ir-reżistenza għall-korrużjoni, il-proprjetajiet mekkaniċi u l-proċessabbiltà, il-liga tat-titanju saret l-aktar materjal tal-metall bijomediku adattat u ġiet applikata b'suċċess f'ġogi artifiċjali tal-irkoppa, ġonot femorali, impjanti dentali, għeruq tas-snien u metall tad-dentatura. jappoġġja. Fost dawn, il-ligi Ti6Al4V u Ti3Al-2.5V huma komunement użati bħala materjali ta 'sostituzzjoni għall-wirk u t-tibja fil-prattika klinika minħabba l-formabilità tajba tal-kesħa, ir-reżistenza għall-korrużjoni u l-proprjetajiet mekkaniċi tagħhom.
Diffikultajiet fl-ipproċessar tal-liga tat-titanju
(1) Koeffiċjent żgħir ta 'deformazzjoni: Din hija karatteristika prominenti fil-proċess tat-tqattigħ ta' materjali ta 'liga tat-titanju. Matul il-proċess tat-tqattigħ, iż-żona ta 'kuntatt bejn iċ-ċipep u l-wiċċ tal-qtugħ ta' quddiem hija kbira wisq, u ċ-ċipep jivvjaġġaw ħafna itwal fuq il-wiċċ tat-tqattigħ ta 'quddiem tal-għodda minn laqx minn materjali ġenerali. Tali mixi fit-tul jista 'jikkawża xedd sever tal-għodda, u l-frizzjoni tista' sseħħ ukoll waqt il-proċess tal-mixi, li twassal għal żieda fit-temperatura tal-għodda.
(2) Temperatura ta 'qtugħ għolja: Min-naħa waħda, il-koeffiċjent żgħir ta' deformazzjoni msemmi qabel jista 'jwassal għal żieda parzjali fit-temperatura. Ir-raġuni ewlenija għat-temperatura għolja tat-tqattigħ fil-proċess tat-tqattigħ tal-liga tat-titanju hija li l-konduttività termali tal-liga tat-titanju hija żgħira ħafna, u t-tul tal-kuntatt bejn iċ-ċipep u l-wiċċ tal-qtugħ ta 'quddiem tal-għodda huwa qasir. Taħt dawn il-fatturi, is-sħana ġġenerata matul il-proċess tat-tqattigħ hija diffiċli biex tinħela u prinċipalment takkumula ħdejn il-ponta tal-għodda, u tikkawża temperaturi lokali għoljin wisq.
(3) Il-konduttività termali tal-liga tat-titanju hija baxxa ħafna: is-sħana ġġenerata mill-qtugħ ma tinħelax faċilment. Il-proċess tat-tidwir ta 'liga tat-titanju huwa proċess ta' stress għoli u strain għoli, li jiġġenera ammont kbir ta 'sħana. Is-sħana għolja ġġenerata matul il-magni ma tistax tiġi mxerrda b'mod effettiv. Fl-istess ħin, it-tul tal-kuntatt bejn it-tarf tat-tqattigħ tal-għodda u ċ-ċipep huwa qasir, li jikkawża li jakkumula ammont kbir ta 'sħana fuq ix-xifer tat-tqattigħ. It-temperatura togħla drastikament, ix-xafra ttaffi, u l-ilbies tal-għodda jaċċellera.
(4) Il-proprjetajiet kimiċi tal-ligi tat-titanju huma sinifikanti: f'temperaturi għoljin, il-ligi tat-titanju jirreaġixxu faċilment ma 'materjali ta' l-għodda, u jaċċelleraw il-formazzjoni ta 'skanalaturi f'forma ta' nofs tan-nofs. Madankollu, il-proċess tat-tqattigħ tal-ligi tat-titanju bażikament jitwettaq f'temperaturi għoljin. Meta t-temperatura tat-tqattigħ tilħaq ċertu livell, molekuli bħal nitroġenu u ossiġnu fl-arja jistgħu faċilment jgħaddu minn reazzjonijiet kimiċi b'materjali tat-titanju, li jirriżultaw fil-formazzjoni ta 'ġilda fraġli u iebsa. Barra minn hekk, id-deformazzjoni tal-plastik li sseħħ fuq il-wiċċ bil-makna tal-biċċa tax-xogħol matul il-proċess tat-tqattigħ tal-materjal tat-titanju twassal għall-okkorrenza ta 'ebusija kiesħa, li tirriżulta f'ebusija fuq il-wiċċ bil-makna tal-materjal tal-biċċa tax-xogħol. Dawn il-fenomeni jistgħu jaggravaw l-ilbies ta 'għodod tal-qtugħ u jnaqqsu s-saħħa tal-għeja tal-materjali tat-titanju.
(5) Għodod tal-qtugħ huma suxxettibbli li jilbsu: L-ilbies ta 'għodod tal-qtugħ huwa r-riżultat ta' ħafna fatturi komprensivi. Matul il-proċess tat-tqattigħ tal-materjali tal-liga tat-titanju, huwa faċli li tikkawża ksur tal-għodda. Materjali tat-titanju ġeneralment juru affinità kimika qawwija bejn materjali tal-għodda taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura għolja. Barra minn hekk, għodod tal-qtugħ u materjali ta 'liga tat-titanju huma suxxettibbli għal twaħħil f'temperaturi għoljin, li jwassal għal ħajja qasira ta' servizz ta 'għodod tal-qtugħ. Allura hemm żewġ aspetti li għandhom jingħataw attenzjoni meta jinqatgħu materjali ta 'liga tat-titanju, li qed iżommu temperatura baxxa tat-tqattigħ u jżidu l-ebusija tal-għodda/materjal li qed jinqata'. Għodod miksija huma mod wieħed biex itejbu l-ebusija tal-għodda.
L-Istatus kurrenti tal-Kisi fuq Għodod tal-Qtugħ tal-Liegi tat-Titanju
Minħabba l-attività kimika għolja u l-konduttività termali baxxa tal-ligi tat-titanju, it-temperatura tat-tqattigħ matul il-proċess tat-tqattigħ hija għolja, ir-reazzjoni kimika hija intensa, u l-għodda tfalli malajr, li tirriżulta f'ħajja qasira tal-għodda u spejjeż għoljin tal-ipproċessar. Il-kawżi tal-ilbies tal-għodda jinkludu frizzjoni mekkanika u reazzjonijiet fiżiċi u kimiċi taħt forzi tat-tqattigħ u temperaturi tat-tqattigħ. Bi tweġiba għad-diffikultà tat-tqattigħ tal-ligi tat-titanju, il-materjal tal-għodda magħżul għandu jissodisfa r-rekwiżiti ta 'ebusija għolja, saħħa għolja, konduttività termali għolja, stabbiltà kimika, u ebusija ħamra tajba [10]. Bħalissa rikonoxxuta fl-industrija bħala l-aħjar għodda tal-qtugħ tad-djamanti għall-ipproċessar ta 'ligi tat-titanju, iżda minħabba l-prezz għoli tagħha, għodod tal-qtugħ miksija b'liga iebsa għadhom jiddominaw is-suq tal-qtugħ tal-liga tat-titanju,
It-teorija tat-tqattigħ tradizzjonali ssostni li l-għodod tal-qtugħ miksija mhumiex adattati għall-ipproċessar tal-ligi tat-titanju. Dan għaliex il-biċċa l-kbira tal-kisi tradizzjonali huma kisjiet TiC binarji jew ternarji TiCN, u l-element Ti fil-kisi huwa suxxettibbli għal affinità mal-biċċa tax-xogħol, li jwassal għal falliment rapidu tal-għodda. Ezugwn et al. użaw kisjiet CrN u TiCN fuq sottostrati ta 'l-azzar b'veloċità għolja u għodod ta' liga iebsa tat-tungstenu kobalt mhux miksija biex jaqtgħu liga tat-titanju TC4. L-istudju wera li l-ħajja tas-servizz tal-għodod miksija CrN kienet itwal minn dik tal-għodod miksija b'TiCN u għodod tal-liga iebsa mhux miksija. Fl-istess ħin, twettqu esperimenti tat-tqattigħ fuq liga tat-titanju Ti6A14V bl-użu ta 'kisi TiN b'saff wieħed u kisi TiN/TiCN/TiN b'ħafna saffi taħt l-istess kundizzjonijiet tat-tqattigħ. Ir-riżultati wrew li t-temperatura ġġenerata waqt il-qtugħ ta 'għodod miksija b'ħafna saffi kienet aktar baxxa minn dik ta' kisjiet b'saff wieħed, u l-ħajja tas-servizz tal-għodda kienet ukoll ogħla minn dik ta 'kisi b'saff wieħed.
F'dawn l-aħħar snin, minħabba l-maturità u l-progress kontinwu ta 'proċessi u metodi ta' preparazzjoni ta 'kisi barranin, il-kompożizzjoni tal-kisi tal-għodda saret gradwalment aktar diversifikata, u anke hemm materjal ta' kisi l-aktar adattat għal kull materjal tal-biċċa tax-xogħol. Barra minn hekk, tfaċċaw kisjiet b'rendiment aħjar bħal kisjiet artab, kisjiet superhard, kisjiet b'ħafna saffi, u kisjiet nanokomposti. Għalhekk, aktar u aktar għodod miksija ġew applikati għal qtugħ b'veloċità għolja ta 'ligi tat-titanju u wrew superjorità tajba. Il-Figura 2 turi l-għodod miksija b'liga iebsa li jintużaw b'mod komuni f'dawn l-aħħar snin.