Hogyan teremti a vákuum ívének újjáélesztését a titánrúdok végső tisztaságát?

A csúcskategóriás gyártás precíziós láncában a titánrétegek pótolhatatlan helyzetet foglalnak el egyedi fém tulajdonságaikkal. A repülőgép-járművek könnyű szerkezetétől a mélytengeri szondák korrózióálló héjjáig, az orvosbiológiai implantátumoktól kezdve a kémiai ipar korrózióálló csővezetékeiig, a titán-rúd tisztasága és egységessége közvetlenül meghatározza ezen alkalmazások teljesítménykorlátait. A titánrúdok kovácsolásához vezető úton a vákuum ív remeging (var) technológiája olyan, mint egy pontos szikca. A szigorú olvasztási folyamatok három fordulóján keresztül a szennyeződéseket rétegre hámozzák, és végül egy egységes összetételű és kiváló teljesítményű titán -rúdot öntenek. Ez a technológia nemcsak a titán anyagok tisztaságának garantálása, hanem a csúcskategóriás gyártás előmozdításának alapvető hajtóereje is az anyagi szűk keresztmetszetek áttörése érdekében.

A titán anyagok ipari értéke alacsony sűrűségéből, nagy szilárdságból, korrózióállóságból és más tulajdonságokból származik, ám ezeknek a tulajdonságoknak a teljesítménye nagymértékben függ az anyag tisztaságától. Mikroszkopikus szinten szennyezősági elemek (például oxigén, nitrogén, szén, vas stb.) A titán mátrixban zárvány vagy második fázis formájában léteznek, és stresszkoncentrációs pontokat képeznek. Ha az anyagot külső erők vagy szélsőséges környezetek alávetik, ezek a hibák a repedés kezdeményezésének forrása lesznek, ami az anyag erősségének csökkenését, a szilárdság elvesztését és akár a katasztrofális kudarcot is eredményezi. Például az űrmezőnek rendkívül magas követelményei vannak a titán anyagok fáradtságára, és minden apró szennyeződés rejtett veszélyt jelenthet a repülési biztonság szempontjából; Az orvosbiológiai területen az implantátumok szennyeződései elutasító reakciókat vagy korrózió lebomlást okozhatnak, fenyegetve a betegek egészségét.

Nehéz a hagyományos olvasztási technológiával teljes mértékben kiküszöbölni a szennyeződéseket, különös tekintettel azokkal az elemekre, amelyek eutektikát vagy alacsony olvadási pontos vegyületeket képeznek titánnal. Ezeket a szennyeződéseket a későbbi feldolgozás során újraeloszthatják, sávos szegregációt vagy regionális hibákat képezve, tovább gyengítve az anyag tulajdonságait. Ezért a titán -rúd végső tisztaságának elérése a folyamatinnováció révén a titánipar alapvető javaslatává vált.

A vákuum ív -remeking technológia a titán folyadék mély tisztítását eredményezi az elektródolvadás és az irányított megszilárdulás szinergetikus hatása révén. Műszaki logikája három kulcsfontosságú szakaszba bontható:

A VAR eljárás első fordulójában a fogyóale-elektródot (általában nagy tisztességes szivacs-titánból és közbenső ötvözetből préselve) melegítik és megolvasztják az ARC vákuumkörnyezetben. Mivel az olvasztást vákuum körülmények között hajtják végre, a gázszennyeződéseket, például az oxigént és a nitrogént hatékonyan elnyomják; Ugyanakkor a titán folyadék (például a magnézium és az alumínium kloridjai) magas gőznyomás -szennyeződései illékonyak és menekülnek az olvasztási folyamat során. Ez a szakasz eltávolíthatja az eredeti szennyeződések kb. 50% -át, előzetes alapot teremtve a titán -inger tisztaságához.

A VAR második fordulója szabályozza a megszilárdulási sebességet és a hőmérsékleti gradienst a titán folyadék összetételének homogenizációjának elérése érdekében az irányított megszilárdulás során. Az olvadt medence alján lévő folyékony fém először kristályosodik, míg a szennyeződések az olvadt medence tetejére dúsulnak az elkülönítési hatás miatt. Az elektród fogyasztásakor a szennyeződéssel dúsított területet fokozatosan eltávolítják, hogy megakadályozzák a végső rúd belépését. Ez a folyamat nemcsak tovább csökkenti a szennyeződés tartalmát, hanem javítja a mikroszerkezetet a dendrit zúzási és átkristályosítási mechanizmusok révén is.

A VAR harmadik fordulója a mikroszkála tisztítására összpontosít. Az ív paramétereinek és az olvasztási légkör optimalizálásával a zárványok méretét és eloszlását pontosan szabályozhatjuk. Például az elektromágneses keverési technológia felgyorsíthatja a zárványok lebegését, míg az ultra-magas vákuumkörnyezet (<10⁻3 PA) gátolhatja a gázszennyeződések újratelepülését. A végső inger oxigéntartalma 0,1%-ra csökkenthető, és a nitrogéntartalom kevesebb, mint 0,015%, megfelelve a repülőgép-minőségű titán szigorú szabványainak.

A VAR technológia által hozott továbbfejlesztett tisztaság közvetlenül ugrást jelent a titánrúd , és átalakítja az ipari alkalmazások lehetőségét több dimenzióban:

1. A fáradtság teljesítményének kvantumszintű javulása
A szennyeződés tartalmának csökkenése jelentősen csökkenti a repedés kezdeményezésének forrását, és többször meghosszabbítja a titán anyagok fáradtsági élettartamát. Például, miután a repülőgép-motor kompresszoros korongját VAR titán rúddal gyártják, annak nagy ciklusú fáradtságát 400 MPa-ról több mint 600 MPa-ra növelik, kielégítve a motorok új generációjának igényeit a súly csökkentése és a hatékonyság növelése érdekében.

2. Nélkülözhetetlen áttörés a korrózióállóságban
A tiszta titán mátrix felületén képződött sűrű oxidfilm (TIO₂) nagyobb stabilitást mutat, és a korróziós sebességet két nagyságrenddel csökkentik az erős sav, az erős lúgban vagy a magas hőmérsékleten. Ez kiterjeszti a VAR titán rúd élettartamát a kémiai csővezetékekben, a tengervíz -sótalanító berendezésekben és más mezőkben 5 évről több mint 20 évre.

3. Forradalmi javulás a feldolgozási teljesítményben
Az egységes összetétel eloszlása ​​kiküszöböli a hagyományos titánrúdok szegregációs hibáit, jelentősen csökkentve a kovácsolás, a gördülés és az egyéb feldolgozási folyamatok során a repedés kockázatát. Ugyanakkor az alacsony szennyezősági tartalom csökkenti a felületi oxidációt és a belső pórusokat a forró munka során, és a hozam sebessége 70% -ról több mint 90% -ra növekszik.

4. Az élvonalbeli alkalmazások, például a szupravezetés és a hidrogén tárolásának sarokköve
A szupravezető titán anyagok területén a VAR technológia a szennyeződés tartalmát ppm szinten szabályozhatja, hogy az anyag szupravezető teljesítményét rendkívül alacsony hőmérsékleten biztosítsa; A hidrogén tároló titánötvözetekben a tiszta mátrix javíthatja a hidrogén abszorpcióját és a felszabadulási hatékonyságot és a ciklus stabilitását.