Proses Ddiraddio Dau Gam ar gyfer Titanium Alloy Hot-Ffurfio Graddfa Ffurfio a'i Strategaethau Lliniaru Risg

Mae aloion titaniwm yn dangos affinedd cryf ag ocsigen a nitrogen ar dymheredd uchel, gan arwain at ffurfio graddfeydd ocsid dygn yn ystod gweithrediadau ffurfio poeth. Mae lliw a thrwch y graddfeydd hyn yn amrywio'n systematig gyda thymheredd ffurfio -glas ar tua 600 gradd , llwyd -coch tua 850 gradd , a llwyd ar 900 gradd . Wrth i dymheredd ffurfio godi, mae trwch graddfa yn cynyddu ac mae adlyniad i'r swbstrad yn dwysáu, gan wneud symud yn gynyddol anoddach. Mae graddfeydd a gynhyrchir uwchlaw 900 gradd yn gofyn am stripio cemegol ymosodol sy'n aml yn peryglu cyfanrwydd arwyneb sylfaenol.

Mae safon y diwydiant ar gyfer tynnu aloi titaniwm ar raddfa yn parhau i fod yn ddull asid dau-gam: cyflyru costig tawdd ac yna piclo asid. Er ei fod yn effeithiol, mae'r dilyniant hwn yn cyflwyno dwy risg fetelegol hollbwysig-cryfhau heneiddio cynamserol a embrittlement hydrogen{4}}sy'n galw am reolaeth broses drylwyr.

Mae aloion titaniwm yn datblygu graddfeydd ocsid trwy drylediad -ocsidiad a reolir yn ystod gweithio poeth. Mae'r raddfa'n cynnwys haenau ocsid lluosog, TiO₂ yn bennaf, gyda mân gyfraniadau gan Ti₂O₃ a TiO yn dibynnu ar bwysedd rhannol ocsigen a hyd amlygiad.

Mae'r berthynas raddfa tymheredd-yn dilyn patrwm cyson ar draws graddau aloi titaniwm:

Ar 600 gradd, mae'r ffilm ocsid yn parhau i fod yn denau ac yn gymharol fandyllog, gan ganiatáu tynnu cemegol yn syml. Ar 850 gradd, mae tewhau ar raddfa a sintro yn cynyddu adlyniad. Yn uwch na 900 gradd, mae'r raddfa'n dwysáu ac yn bondio'n gryf â'r swbstrad; mae dileu yn gofyn am amlygiad estynedig i gyfryngau ymosodol, gan gynyddu'r risg o ymosodiad swbstrad.

Mae aloi titaniwm TC4 poeth-sy'n ffurfio trwch arwyneb ocsid fel arfer yn mesur llai na 2 μm, ond gall hyd yn oed yr haen denau hon amharu'n sylweddol ar brosesu dilynol os na chaiff ei dynnu'n llwyr.

Mae'r cam cyntaf yn trochi'r darn gwaith graddedig mewn bath alcalïaidd tawdd. Mae'r cyfrwng costig-cyfuniad nodweddiadol o NaOH a NaNO₂ neu NaOH a NaNO₃-yn adweithio â'r raddfa ocsid, gan lacio ei strwythur a hyrwyddo datgysylltiad.

Mae fformwleiddiadau cyffredin yn cynnwys:

• NaOH ar 700 g/L ynghyd â NaNO₂ ar 250 g/L (hydoddiant gor-dirlawn)
• Tymheredd berwi tua 160 gradd
• Hyd trochi hyd at 6 awr ar gyfer cyflyru cyflawn

Mae halwynau ocsideiddio tawdd perchnogol eraill (ee, fformwleiddiadau math Virgo) hefyd wedi profi'n effeithiol ar gyfer tynnu -graddfa aloi poeth.

Mae'r bath costig yn gweithredu trwy drawsnewid cemegol: mae'n trawsnewid yr ocsid ymlynol yn haen hyfriw, wedi'i gyflyru y gall piclo asid dilynol hydoddi'n hawdd.
 

Yn dilyn cyflyru costig a rinsio dŵr, mae'r darn gwaith yn cael ei biclo asid. Mae'r hydoddiant piclo safonol yn cyfuno asid nitrig (HNO₃) ag asid hydrofluorig (HF).

Paramedrau bath asid nodweddiadol:

• HNO₃: Cymhareb cyfaint HF Yn fwy na neu'n hafal i 5:1 (hanfodol ar gyfer atal embrittled hydrogen)
• Cymhareb a argymhellir: 10:1 HNO₃:HF
• Tymheredd bath: o dan 60 gradd i gyfyngu ar amsugno hydrogen
• Amser trochi: 20 eiliad i sawl munud yn dibynnu ar drwch y raddfa a chyfansoddiad aloi

Mae'r asid nitrig yn gweithredu fel asiant ocsideiddio sy'n goddef yr arwyneb titaniwm newydd ei ddatguddio, tra bod asid hydrofluorig yn hydoddi'r raddfa gyflyru a'r haen halogedig ocsid gwaelodol.

Mae piclo yn cael gwared ar y raddfa weddilliol ac yn adfer y gorffeniad arwyneb metelaidd. Ar gyfer deunyddiau wedi'u melino'n gemegol, mae'n bosibl y bydd angen cyflyru'r bath i ddileu'r haen halogedig ocsigen o dan y raddfa.

Mae'r bath costig tawdd yn gweithredu tua 450 gradd. Mae'r tymheredd hwn yn dod o fewn neu'n agos at yr ystod tymheredd heneiddio ar gyfer aloion + a thitaniwm.

Yn ystod cyflyru costig, gall{0}}cynhyrchion lled-orffen gael eu cryfhau gan wlybaniaeth anfwriadol-cnewyllyn a thwf cyfnodau eilaidd neu ryngfetelaidd o fewn y matrics. Mae heneiddio cynamserol yn arwain at nifer o ganlyniadau niweidiol:

• Mwy o galedwch a llai o hydwythedd mewn gweithrediadau gweithio oer dilynol
• Risg uwch o gracio yn ystod prosesu pellach
• Sefydlogrwydd dimensiwn cyfaddawdu mewn cydrannau gorffenedig

Mae'r ffenomen yn arbennig o amlwg mewn aloeon cyfoethog lle mae cineteg heneiddio yn cyflymu ar dymheredd uwch na 400 gradd . Yn wahanol i driniaethau heneiddio rheoledig a gyflawnir o dan amodau sy'n cael eu monitro'n fanwl gywir, mae amlygiad i'r bath costig yn digwydd heb ystyried cyflwr tymer yr aloi, gan gyflwyno amrywioldeb mewn priodweddau mecanyddol ar draws sypiau cynhyrchu.

Embrittlement hydrogen yw'r bygythiad mwyaf llechwraidd mewn prosesu aloi titaniwm. Mae titaniwm a'i aloion yn amsugno hydrogen yn hawdd o atebion piclo, glanhau baddonau, a hyd yn oed yr atmosffer ar dymheredd uchel.

Mae'r mecanwaith yn gweithredu fel a ganlyn:

Yn ystod piclo asid, mae'r gydran HF yn ymosod ar yr wyneb titaniwm, gan gynhyrchu hydrogen atomig fel sgil-gynnyrch yr adwaith diddymu. Mae cyfran o'r hydrogen atomig hwn yn tryledu i'r dellt titaniwm yn hytrach nag ailgyfuno i H₂ moleciwlaidd a dianc.

Ar ôl ei amsugno, mae hydrogen yn meddiannu safleoedd rhyng-raniadol yn y dellt -Ti. Mewn crynodiadau sy'n uwch na therfynau hydoddedd, mae hydrogen yn gwaddodi fel platennau hydrid titaniwm brau (TiHₓ) ar hyd ffiniau grawn ac awyrennau llithro. Mae'r hydridau hyn:

• Lleihau caledwch torri asgwrn a gwrthsefyll blinder
• Hyrwyddo cracio intergranular o dan straen tynnol
• Cyflymu twf crac subcritical mewn amgylcheddau gwasanaeth

Mae'r trothwy embrittlement hydrogen yn amrywio yn ôl cyfansoddiad aloi a microstrwythur, ond gall crynodiadau mor isel â 150-200 ppm gynhyrchu diraddiad mesuradwy mewn priodweddau mecanyddol.

Mae sawl ffactor yn gwaethygu casglu hydrogen yn ystod piclo:

1. Crynodiad HF yn uwch na'r lefelau gorau posiblyn cyflymu'r adwaith diddymu ac yn cynhyrchu hydrogen atomig gormodol
2. Tymheredd bath uwch na 60 graddcynyddu trylededd hydrogen a cineteg amsugno
3. Wedi lleihau cynnwys HNO₃yn lleihau'r effaith oddefol a fyddai fel arall yn cyfyngu ar fewnlifiad hydrogen
4. Amser trochi estynedigyn ymestyn amlygiad hydrogen
5. Crynhoad ïon titaniwm uwchlaw 12 g/Lyn y bath yn newid cemeg hydoddiant ac yn hyrwyddo amsugno hydrogen

Gellir atal amsugno hydrogen yn llwyr trwy gael gwared ar halogiad arwyneb haearn a nicel mewn hydoddiant asid nitrig cyn cyflyru graddfa. Mae'r rhag-driniaeth hwn yn dileu effeithiau cyplu galfanig sy'n cyflymu codi hydrogen yn ystod datguddiad asid dilynol.

Rheoli tymheredd yw'r prif ysgogiad o hyd ar gyfer atal heneiddio cynamserol. Er bod 450 gradd yn cynrychioli'r pwynt gweithredu confensiynol, mae fformwleiddiadau costig tymheredd is yn bodoli. NaOH-Mae systemau NaNO₂ sy'n gweithredu ger 160 gradd (hydoddiant dyfrllyd berwedig) yn cynnig dewis arall sy'n lleihau'r risg o heneiddio tra'n cynnal effeithiolrwydd diraddio.

 

Mae lleihau amser yn cyfyngu ar amlygiad thermol. Dylai'r hyd cyflyru fod yr isafswm sydd ei angen i gyflawni llacio graddfa-a bennir yn nodweddiadol trwy brofi cwpon ar gyfer pob aloi-gradd a graddfa-cyfuniad trwch.

 

Mae protocolau aloion penodol yn cyfrif am sensitifrwydd heneiddio amrywiol. -mae angen paramedrau tymheredd mwy ceidwadol-amser ar gyfer aloion cyfoethog nag aloion neu'n agos atynt.

HNO₃: cynnal cymhareb HF uwch na 5:1 (10:1 yn ddelfrydol) yw'r paramedr rheoli unigol mwyaf hanfodol ar gyfer atal brithiad hydrogen. Ni ddylai'r crynodiad asid nitrig byth ddisgyn o dan tua 10%, gan fod y trothwy hwn yn nodi'r ffin rhwng goddefiad diogel ac amsugno hydrogen gweithredol.

 

Mae cyfyngiad tymheredd o dan 60 gradd yn lleihau cineteg amsugno hydrogen a chyfraddau cyrydiad cyffredinol.

 

Mae monitro bath yn cynnwys dadansoddiad rheolaidd o grynodiadau asid a chynnwys titaniwm toddedig. Mae angen ailosod bath pan fo crynodiad titaniwm yn fwy na 12 g/L.

 

Mae rinsio postio â dŵr poeth wedi'i ddilyn gan ddŵr oer a sychu gorfodol yn atal cyrydiad asid gweddilliol ac yn lleihau mewnlifiad hydrogen wrth drin dilynol.

 

Mae cyfyngiad amser ffenestr yn gofyn am biclo asid o fewn awr o gyflyru costig i atal ocsidiad eilaidd yr arwyneb cyflyru.
 

Mae'r broses cyflyru costig tawdd dau gam a phiclo asid yn parhau i fod yn safon diwydiant ar gyfer tynnu aloi titaniwm ar raddfa. Mae ei effeithiolrwydd yn deillio o weithred gyflenwol llacio ar raddfa costig ac yna hydoddi asid. Fodd bynnag, mae'r broses yn cyflwyno dwy risg metelegol sylweddol-heneiddio cynamserol yn cryfhau o amlygiad costig 450 gradd ac embrittled hydrogen o biclo HF heb ei reoli{5}}HNO₃.

Mae gweithredu llwyddiannus yn gofyn am reolaeth broses drylwyr ar draws paramedrau tymheredd, amser a chemeg datrysiad. Rhaid i'r gymhareb HNO₃:HF fod yn gyson uwch na 5:1 i atal amsugno hydrogen. Mae angen lleihau tymheredd a hyd y bath i'r lleiaf posibl er mwyn osgoi ymatebion heneiddio anfwriadol.

Ar gyfer amgylcheddau cynhyrchu sy'n prosesu graddau aloi titaniwm amrywiol a ffurfiau cynnyrch, mae manylebau proses gwahaniaethol wedi'u cyfuno â-monitro yn y broses a dadansoddiad bath rheolaidd-yn cynnig y llwybr mwyaf dibynadwy i gael gwared ar raddfa gyson heb beryglu priodweddau deunyddiau neu gyfanrwydd cydrannau.

Cysylltwch nawr