Kako kontrolisati površinsku oksidaciju otkovaka od legure titanijuma?

Titanijum je veoma lak za oksidaciju tokom vrućeg kovanja, formirajući sloj krtosti koji uzrokuje pucanje i poteškoće u procesu obrade. To značajno smanjuje performanse otkovaka. Efikasni procesi prevencije oksidacije su kritični za poboljšanje pouzdanosti i ekonomičnostiotkovci od legure titanijuma.

 

(I) Mehanizam formiranja oksidnog sloja

Površina reaguje sa kiseonikom u peći i formira troslojni oksidni film tokom toplog kovanja.

Troslojni oksidni film: labavi vanjski sloj od TiO₂, srednji sloj miješane faze TiO-Ti₃O i unutrašnji sloj obogaćen kisikom--fazom krtosti.

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

 

(II) Ključni faktori koji utiču
Temperatura i vrijeme: Brzina oksidacije se povećava za 30% za svakih 100 stepeni porasta temperature

Vrsta legure: -legure titanijuma podležu značajnoj oksidaciji na 600 stepeni, dok -legure titanijuma samo formiraju očigledan oksidni sloj na temperaturama iznad 980 stepeni.

Atmosfersko okruženje: Koncentracija kiseonika u peći određuje brzinu oksidacije. Zaštita dušikom može smanjiti stopu, a zaštita inertnog plina nudi bolje rezultate.

 

Titanijumski otkovci u Ruihangu

 

(I) Tehnologija zaštite atmosfere
Zaštita od inertnog plina: Kontinuirano uvodite argon ili helijum visoke{0}}čistoće (čistoća veća ili jednaka 99,99%), smanjujući stopu oksidacije za preko 60%. Mitsubishi Electric koristi zaštitu od argona da stabilizuje debljinu oksidnog sloja na 0,1-0,3 mm, sa stopom kvalifikacije od 98%.

Kontrola vakuumskog okruženja: Stepen vakuuma veći od ili jednak 10⁻³Pa može u potpunosti izolirati kisik, pogodan za-ključne komponente visoke preciznosti, ali je cijena opreme relativno visoka.

Zagrijavanje rastresitog materijala: granulirano srednje zagrijavanje omogućava veću efikasnost prijenosa topline, skraćujući vrijeme izlaganja visokim{0}}temperaturama i inhibirajući oksidaciju iz izvora.

 

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

Precizno upravljanje vremenom: Optimizirajte putanju deformacije kroz numeričku simulaciju kako biste skratili neefikasno vrijeme boravka u zoni visokih{0}}temperatura.

Strategija hlađenja: Usvojite postupno hlađenje kako biste izbjegli oksidaciju na visokim temperaturama nakon-kovanja-i smanjili rizik od raspadanja oksidnog sloja.

 

(III) Zaštita od modifikacija površine

 

Vrsta procesa	Tehnički parametri	Osnovne prednosti	Scenariji aplikacija
Pre-tretman oksidacijom	Formirajte gusti oksidni film na 300-400 stepeni	Stopa povećanja težine oksidacije smanjena je za 20% na 500 stepeni	Servisne komponente{0}}srednje temperature
Anodna oksidacija	Napon 20-60V, H₂SO₄ elektrolit	Otpornost na koroziju povećana za 50%, debljina filma 10-30μm	Medicinski implantati, elektronske komponente
Mikrolučna oksidacija (MAO)	Visokonaponska elektroliza na 300-600V, kompozitni sloj TiO₂/Al₂O₃	Otpornost na temperaturu ＞500 stepeni, otpornost na habanje i kavitaciju	Lopatice aero{0}}motora, brodski ventili
B+(B-Al) kompozitna difuzija	Ugradnja čvrstog praha, izotermni tretman na 800 stepeni	Stopa povećanja mase oksidacije smanjena za 83,5%, tvrdoća 1800HV	Gr5 komponente pod radnim{{1}uslovima visoke temperature

 

Napomena: B+(B-Al) kompozitna difuziona tehnologija usvaja sinergistički mehanizam prepreke vanjskog sloja TiB₂ + samozaštite unutrašnjeg sloja Al₃Ti-, što rezultira povećanjem težine od samo 7,24 g/m² legure Gr5 nakon oksidacije na 8000 sati za 1.

 

(IV) Kompozitni sistem zaštite
Kombinirani proces "pre-oksidacije + premaz staklenog emajla + zaštita od argona" može istovremeno poboljšati kvalitet površine i plastičnost. Eksperimenti pokazuju da otkovci od legure titanijuma BT3-1 tretirani ovom kombinacijom imaju glatku površinu bez defekta riblje ljuske, a efikasnost čišćenja je povećana za 40%.

 

(I) Metode detekcije sloja oksida
Mikroskopska analiza: Posmatrajte strukturu oksidnog sloja pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) sa preciznošću merenja debljine od 0,1 μm;

Detekcija sastava: Koristite spektralnu analizu za određivanje stepena kontaminacije azotom i vodonikom, izbegavajući rizik od krtosti;

Procjena performansi: Testirajte stabilnost oksidnog filma pomoću spektroskopije elektrohemijske impedanse (EIS), pogodne za medicinske implantate.

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

Hemijsko kiseljenje: Mješoviti rastvor azotne i fluorovodonične kiseline uklanja -sloj kućišta brzinom čišćenja od 0,03 mm/min, uklanjajući 0,25-0,38 mm površinskog sloja u jednom tretmanu;

Tehnologije popravke: Laserska obloga popravlja defekte udubljenja po cijeni od samo 25% novih dijelova; PVD ponovni premaz popravlja lomljenje premaza, pri čemu prianjanje zadovoljava standarde ASTM D3359.

 

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

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

Efekat: Debljina oksidnog sloja Manja ili jednaka 0,2 mm, otpornost na zamor povećana za 30%, provera integriteta premaza svakih 500 sati leta.

 

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

 

(III) Oblast hemijske industrije

Komponente: lopatice reaktorske miješalice, prirubnice;
Proces: hemijska pasivacija + PTFE premaz;
Efekat: poboljšana otpornost na koroziju, godišnja stopa korozije manja ili jednaka 0,1 mm.

 

Ruihang je specijalizovan za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju visoko-kvalitetnih proizvoda od titanijuma i legura titanijuma, uključujući otkovke, cevi, prstenove, šipke, ploče i druge proizvode od titanijuma itd. Za više detalja, kontaktirajte nas putem e-pošte:Sam.Rui@bjrh-titanium.com