Hvordan kan smelting sikre høy renhet og utmerket ytelse?

Titan-nikkel-legering har blitt et kjernemateriale i-avanserte felt som romfart og medisinske implantater på grunn av sin formminneeffekt, superelastisitet og biokompatibilitet. Ytelsen er svært avhengig av nøyaktig kontroll av smelteprosessen, og enhver introduksjon av urenheter eller komponentsegregering kan føre til et plutselig fall i ytelsen. Fra perspektivet til hele prosessoperasjonen, analyser de viktigste tekniske punktene for å sikre høy renhet og utmerket ytelse av legeringer.

Råvarekontroll før smelting er den første forsvarslinjen for renhetsforsikring. Svamptitan med en renhet på større enn eller lik 99,8 % og elektrolytisk nikkelplate med en renhet på større enn eller lik 99,9 % må velges, og skadelige urenheter som jern, karbon og oksygen må fjernes gjennom spektralanalyse (med et enkeltelementinnhold på mindre enn eller lik 0,05%). Råstoffforbehandlingsprosessen kan ikke ignoreres: titanråmaterialer må tørkes i et vakuummiljø ved 400 grader i 4 timer for å fjerne adsorbert hydrogen, mens nikkelplater må rengjøres med vannfri etanol ultralydsrensing for å eliminere overflateoljeflekker og oksidfilmer, og unngå dannelse av smeltende oksidinneslutninger. Samtidig krever klargjøring av forbrukselektroder bruk av isostatisk presseteknologi, med en pressetetthet kontrollert over 4,2 g/cm ³ for å forhindre ufullstendig gassutslipp på grunn av løs elektrode under smelting.
 

Produkter av titan nikkellegering

 

Titan nikkel legering stang

Plate av titan nikkellegering

Tråd av titan nikkellegering

Titanium nikkel legert folie

Titan nikkel legering partikler

Maskinbearbeidede deler av titan nikkellegering

Smelteutstyr og miljøkontroll er kjernestøtten. Vakuumforbrukbare lysbuesmelteovner brukes ofte i industrien. Før smelting må ovnskroppen støvsuges og fylles med argongass minst tre ganger, og den endelige vakuumgraden må nå Mindre enn eller lik 1 × 10 ⁻ ³ Pa for å fullstendig slippe ut aktive gasser som nitrogenoksider i luften. Argongass med høy renhet med en renhet større enn eller lik 99,999 % velges som inertgassen i ovnen, og den må gjennomgå molekylsiktdehydreringsbehandling (duggpunkt mindre enn eller lik -70 grader) for å unngå innføring av hydrogenelementer. Under elektrodemontering er det nødvendig å sikre at koaksialitetsavviket er mindre enn eller lik 0,5 mm for å forhindre lokal overbrenning forårsaket av bueavvik under smelteprosessen, noe som resulterer i ujevn sammensetning.

Parameterkontrollen av smelteprosessen bestemmer direkte ytelsen. Under lysbueinitieringsstadiet blir en lav-strømmodus med langsom stigning tatt i bruk, som gradvis øker fra 500A til 2000-3000A, med en stabil spenning på 10-15kV, for å sikre jevn dannelse av smeltet basseng og redusere spruttap. Under smelteprosessen er det nødvendig å opprettholde temperaturen til smeltebassenget på 1600-1700 grader og overvåke det i sanntid gjennom infrarød temperaturmåling for å unngå titanfordamping forårsaket av høy temperatur (titan kokepunkt 1668 grader) eller elementsegregering forårsaket av lav temperatur. For å oppnå ensartet sammensetning kreves det 3-4 vendinger med smelting, med en 10 minutters holdetid etter hver smelting for å la legeringselementene diffundere fullt ut og kontrollere nikkelinnholdsavviket innenfor ± 0,2 % - dette er nøkkelen til å sikre formminneeffekt (faseovergangstemperaturen skifter med ca. 10 grader for hver 0,1 % innholdsavvik i nikkel).

Ettersmeltingsbehandling og kvalitetskontroll er de siste kontrollene. Legeringsblokker må avkjøles i ovnen til under 200 grader før de fjernes fra ovnen for å unngå rask avkjøling og forekomst av martensittisk transformasjonssprøhet. Umiddelbart etter steking utføres overflatepeeling for å fjerne det 1-2 mm tykke oksidlaget og det titanfattige laget. Deretter blir innholdet av urenheter på overflaten detektert ved røntgenfluorescensspektroskopi for å sikre at oksygen er mindre enn eller lik 0,15 %, nitrogen er mindre enn eller lik 0,05 %, og hydrogen er mindre enn eller lik 0,005 %. Den interne kvaliteten er testet ved hjelp av ultralydtesting (UT) og må oppfylle klasse A-standarder, uten porer eller inneslutninger med en diameter større enn eller lik 0,5 mm.

Smelting av titan-nikkel-legering er en systematisk utvikling av «nøyaktig kontroll av hvert trinn», fra råvarerensing til smelteparameteroptimalisering, og deretter til etter-behandlingstesting, hver kobling er direkte relatert til renhet og ytelse. Bare ved å strengt følge driftslogikken til vakuummiljøkontroll, multipass-smelting og presis parameterregulering kan pålitelige anvendelser av legeringer oppnås i høye-felter.