Vakum arkı remeling, titanyum külçelerin nihai saflığını nasıl yaratır?

Üst düzey üretimin hassas zincirinde, titanyum ingotlar, benzersiz metal özellikleri ile yeri doldurulamaz bir konuma sahiptir. Havacılık ve uzay araçlarının hafif yapısından, biyomedikal implantlardan kimya endüstrisindeki korozyona dirençli boru hatlarına kadar, korozyona dayanıklı derin deniz problarının kabuğuna kadar, titanyum ingotların saflığı ve homojenliği, bu uygulamaların performans sınırlarını doğrudan belirler. Titanyum ingotları dövme yolunda, vakum ark yeniden aranma (VAR) teknolojisi kesin bir neşter gibidir. Üç tur titiz eritme işlemi ile safsızlıklar tabakadan tabaka ile soyulur ve son olarak düzgün bileşime sahip bir titanyum külçe ve mükemmel performansa dökülür. Bu teknoloji sadece titanyum malzemelerin saflığının bir garantisi değil, aynı zamanda üst düzey üretimi malzeme darboğazlarını kırmak için teşvik etmek için temel itici güçtür.

Titanyum malzemelerinin endüstriyel değeri, düşük yoğunluğu, yüksek mukavemeti, korozyon direnci ve diğer özelliklerinden gelir, ancak bu özelliklerin performansı büyük ölçüde malzemenin saflığına bağlıdır. Mikroskobik seviyede, titanyum matrisinde, inklüzyonlar veya ikinci fazlar şeklinde, stres konsantrasyon noktaları oluşturan safsızlık elemanları (oksijen, azot, karbon, demir vb.) Vardır. Malzeme dış kuvvetlere veya aşırı ortamlara tabi tutulduğunda, bu kusurlar çatlak başlatma kaynağı haline gelecektir, bu da malzeme gücünde azalmaya, tokluk kaybına ve hatta katastrofik başarısızlığa neden olacaktır. Örneğin, havacılık alanı titanyum malzemelerin yorgunluk ömrü için son derece yüksek gereksinimlere sahiptir ve herhangi bir küçük safsızlık uçuş güvenliği için gizli bir tehlike haline gelebilir; Biyomedikal alanda, implantlardaki safsızlıklar ret reaksiyonlarına veya korozyon bozulmasına neden olabilir ve hastaların sağlığını tehdit edebilir.

Geleneksel eritme teknolojisi ile safsızlıkları, özellikle de titanyum ile ötekik veya düşük eritme noktası bileşikleri oluşturan unsurları tamamen ortadan kaldırmak zordur. Bu safsızlıklar, daha sonraki işlemlerde yeniden dağıtılabilir, bantlı ayrım veya bölgesel kusurlar oluşturarak malzeme özelliklerini daha da zayıflatabilir. Bu nedenle, süreç inovasyonu yoluyla titanyum ingotların nihai saflığını nasıl elde edeceği, titanyum endüstrisinin temel önerisi haline gelmiştir.

Vakum ark remeling teknolojisi, elektrod erimesinin ve yönlü katılaşmanın sinerjistik etkisi yoluyla titanyum sıvının derin bir şekilde saflaştırılmasını sağlar. Teknik mantığı üç temel aşamaya ayrılabilir:

VAR işleminin ilk turunda, sarf malzemesi elektrot (genellikle yüksek saflıklı sünger titanyum ve ara alaşımdan basılır), bir vakum ortamında ark tarafından ısıtılır ve eritilir. Eritme vakum koşulları altında gerçekleştirildiğinden, oksijen ve azot gibi gaz safsızlıkları etkili bir şekilde bastırılır; Aynı zamanda, titanyum sıvısındaki (magnezyum ve alüminyum klorürleri gibi) yüksek buhar basıncı safsızlıkları, eritme işlemi sırasında uçar ve kaçar. Bu aşama, orijinal safsızlıkların yaklaşık% 50'sini kaldırabilir ve titanyum ingotun saflığı için bir ön temel oluşturur.

Var'ın ikinci turu, yönlendirme sırasında titanyum sıvının kompozisyon homojenleştirilmesini sağlamak için katılaşma hızını ve sıcaklık gradyanını kontrol eder. Erimiş havuzun altındaki sıvı metal önce kristalleşirken, safsızlıklar ayrışma etkisi nedeniyle erimiş havuzun üstüne zenginleştirilir. Elektrot tüketilirken, safsızlık ile zenginleştirilmiş alan, songota girmesini önlemek için kademeli olarak çıkarılır. Bu işlem sadece safsızlık içeriğini daha da azaltmakla kalmaz, aynı zamanda dendrit ezme ve yeniden kristalleştirme mekanizmaları yoluyla mikro yapıyı da geliştirir.

Var'ın üçüncü turu mikro ölçekte saflaştırmaya odaklanır. ARC parametrelerini ve eritme atmosferini optimize ederek, inklüzyonların boyutu ve dağılımı tam olarak kontrol edilebilir. Örneğin, elektromanyetik karıştırma teknolojisi, inklüzyonların yüzmesini hızlandırabilirken, ultra yüksek vakum ortamı (<10⁻³ PA) gaz kirişlerinin yeniden adsorpsiyonunu inhibe edebilir. Songotun oksijen içeriği%0.1'in altına düşürülebilir ve azot içeriği%0.015'ten azdır ve havacılık sınıfı titanyumun katı standartlarını karşılamaktadır.

VAR teknolojisinin getirdiği gelişmiş saflık, doğrudan bir sıçrama anlamına gelir. Titanyum Ingots ve endüstriyel uygulamaların birden çok boyutta yeniden şekillendirilmesi:

1. Yorgunluk performansında kuantum düzeyinde iyileşme
Safsızlık içeriğindeki azalma, titanyum malzemelerin yorgunluk ömrünü birkaç kez genişleterek çatlak başlatma kaynağını önemli ölçüde azaltır. Örneğin, bir uçak motorunun kompresör diski var titanyum külçelerle üretildikten sonra, yüksek döngüsel yorgunluk mukavemeti 400 MPa'dan 600 MPa'nın üzerine çıkarılır ve ağırlığı azaltmak ve verimliliği arttırmak için yeni nesil motorların ihtiyaçlarını karşılamaktadır.

2. korozyon direncinde temel atılım
Saf titanyum matrisinin yüzeyinde oluşan yoğun oksit film (TIO₂) daha yüksek stabiliteye sahiptir ve korozyon oranı, güçlü asit, güçlü alkali veya yüksek sıcaklık ortamlarında iki büyüklük sırası ile azalır. Bu, kimyasal boru hatlarında, deniz suyu tuzdan arındırma ekipmanlarında ve diğer alanlarda 5 yıldan 20 yıla kadar var titanyum ingotların uygulama ömrünü uzatır.

3. İşleme Performansında Devrimci İyileşme
Düzgün bileşim dağılımı, geleneksel titanyum ingotların ayrım kusurlarını ortadan kaldırır ve dövme, yuvarlanma ve diğer işleme işlemleri sırasında çatlama riskini önemli ölçüde azaltır. Aynı zamanda, düşük safsızlık içeriği sıcak çalışma sırasında yüzey oksidasyonunu ve iç gözenekleri azaltır ve akma hızı% 70'den% 90'ın üzerine çıkarılır.

4. Süperiletkenlik ve hidrojen depolama gibi son teknoloji uygulamaların temel taşı
Süper iletken titanyum malzemeler alanında, VAR teknolojisi, malzemenin son derece düşük sıcaklıklarda süper iletken performansını sağlamak için PPM seviyesindeki safsızlık içeriğini kontrol edebilir; Hidrojen depolama titanyum alaşımlarında, saf matris hidrojen emilimini ve salım verimliliğini ve döngü stabilitesini iyileştirebilir.