1,Ensijalostus: malmista prosessoitavaksi aihioksi
Tämä on kallein lenkki koko titaaniteollisuusketjussa.
Sienititaanin valmistus (pääasiassa Kroll-menetelmä):
Muunna titaanimalmi (rutiili tai ilmeniitti) sienititaaniksi (huokoinen puhdas titaani).
Prosessi: Titaanimalmi → Klooraus titaanitetrakloridiksi (TiCl 4) → Magnesiumin lämpöpelkistys (Kroll-menetelmä) → Tyhjiötislaus → Sienititaani.
Ominaisuudet: Monimutkainen prosessi, valtava energiankulutus ja ajoittainen tuotanto ovat yksi tärkeimmistä syistä titaaniseosten korkeaan hintaan. Kehittyvillä elektrolyysimenetelmillä, kuten FFC Cambridge -prosessilla, pyritään vähentämään energiankulutusta ja kustannuksia, mutta niitä ei ole vielä kaupallistettu suuressa mittakaavassa.
2). Sulaminen:
Sulata sieni-titaani, seoselementit ja palauta materiaali tasaisesti koostuviin harkoihin tyhjö- tai inerttikaasusuojauksen (argon) alla.
Pääteknologiat:
Tyhjiökaarisulatus (VAR): yleisin menetelmä. Elektrodi sulatetaan kaarella tyhjiökammiossa ja pudotetaan vesi-jäähdytettyyn kupariupokkaaseen kiinteytymään. Puhtauden ja tasaisuuden varmistamiseksi suoritetaan yleensä kaksi tai kolme sulatusprosessia.
Kylmäpetiuunisulatus (CHM): mukaan lukien elektronisuihkukylmäpetiuuni (EBCHM) ja plasmakaarikylmäpetiuuni (PACHM). Se voi poistaa tehokkaasti suuren/pienitiheyksiset epäpuhtaudet, ja sitä käytetään yleisesti korkealaatuisten-lentoluokan titaaniharkkojen ja titaaniharkkojen valmistuksessa.
2,Muotoiluvalmistus: aihion muotoileminen haluttuun muotoon
Tämä on ydinlinkki, joka kuvastaa titaaniseoksen käsittelyn vaikeutta.
A. Muovin muovaus
Perinteinen taonta:Ilmauunissa kuumentamisen jälkeen se muodostetaan taontavasaralla tai puristimella. Helposti muodostuva pintaoksidikerros (alfa-haurastumiskerros), joka on poistettava myöhemmin.
Isoterminen/kuumataonta:keskeinen teknologia titaaniseosten tarkkuustakomiseen. Kuumenna muotti aihion kaltaiseen lämpötilaan (yleensä 800-1000 C) ja muotoile se hitaalla paineella. Tämä vähentää huomattavasti muodonmuutoskestävyyttä, lämpötilan laskua ja pintareaktiota, mikä mahdollistaa monimutkaisten muotojen, suuren tarkkuuden ja kohtuullisen virtaviivaisen jakelun omaavien lähes verkkomuotoisten takeiden valmistamisen. Muottien (yleensä nikkelipohjaisista superseoksista tai molybdeenipohjaisista seoksista valmistettujen) kustannukset ja energiankulutus ovat kuitenkin erittäin korkeat.
Rullaa:Levyjen, nauhojen, tankojen ja putkien valmistus. Kuumavalssaus suoritetaan suojaavassa ilmakehässä tai pinnoitteessa hapettumisen estämiseksi; Kylmävalssaus vaatii välihehkutusta työkarkaisun eliminoimiseksi.
Puristaminen:Käytetään profiilien ja putkien valmistukseen. Aihion kuumentamisen jälkeen se puristetaan muotin läpi korkeassa paineessa. Lasin voiteluaineita ja suojapinnoitteita tarvitaan homeen tarttumisen ja hapettumisen estämiseksi.
Superplastinen muovaus (SPF):Hyödyntämällä titaaniseoksen superplastisuutta (erittäin suurta venymää) tietyssä lämpötilassa/nopeudessa ja yhdistämällä se ilmanpaineeseen muottiin sopivaksi puhalluslasin tapaan, voidaan muodostaa monimutkaisia ohutseinäisiä komponentteja kerralla. Usein yhdistettynä diffuusioliimaukseen (DB) SPF/DB-teknologian muodostamiseksi, jota käytetään monikerroksisten onttojen rakenteiden valmistukseen ilmailu- ja avaruussovelluksiin.
B. Valu
Tyhjiötarkkuusvalu: suoritetaan pääasiassa tyhjiökaarilauhdutusuuneissa. Elektrodi sulaa kaaressa tyhjiössä ja virtaa keraamiseen muotin kuoreen. Titaanin ja lähes kaikkien muovausmateriaalien välisen reaktion vuoksi on käytettävä erityisiä tulenkestäviä materiaaleja (kuten yttriumoksidipintakerrosta).
Sovellus: Soveltuu staattisten rakenneosien, jotka eivät vaadi laajaa työstöä, valmistukseen äärimmäisen monimutkaisilla muodoilla, kuten moottorin kotelot, pumppujen rungot ja huippuluokan golfpallon päät{0}}.
C. Additive Manufacturing (3D-tulostus) - Vallankumouksellinen tekniikka
Titaaniseosjauheen tai lankamateriaalin suoraan käyttäminen kerros kerrokselta kiinteiden osien valmistukseen soveltuu erityisen hyvin monimutkaisiin rakenteisiin, kevyeen suunnitteluun ja pienten erien räätälöintiin.
Pääteknologiat:
Laserselektiivinen sulatus (SLM) / laserjauhepetisulatus (LPBF): Inertissä atmosfäärissä oleva titaaniseosjauhe sulatetaan jauhepedillä piste pisteeltä hienolla laserilla. Korkea tarkkuus ja hyvä pinnanlaatu.
Elektronisuihkusulatus (EBM): Sulata jauhetta elektronisuihkulla tyhjiöympäristössä. Muovausnopeus on nopea, lämpöjännitys on alhainen ja osien suorituskyky on lähellä takeita, mutta pinta on suhteellisen karkea.
Edut: Materiaalin käyttöaste on erittäin korkea (lähes 100 %), mikä mahdollistaa topologian optimoinnin rakenteet, kuten erittäin monimutkaiset hila-, kenno- ja integroidut ontot jäähdytyskanavat. Se on korvaamaton ilmailualalla (kevyet rakennustelineet, terät jäähdytyskanavilla) ja lääketieteen (räätälöidyt huokoiset luu-implantteja) aloilla.
3,Myöhempi käsittely ja käsittely
1) Koneistus:
Titaaniseos on tyypillinen vaikeasti työstettävä materiaali huonon lämmönjohtavuutensa (lämpö kerääntyy työkaluun), korkean kemiallisen affiniteetin (helppo reagoida työkalumateriaalin kanssa) ja alhaisen kimmomoduulin (helppo aiheuttaa työkalun ja tärinän) vuoksi.
Vastatoimenpide: Käytä erittäin jäykkiä työstökoneita, erikoispinnoitettuja kovametalli- tai PCD-leikkuutyökaluja, alhaista leikkausnopeutta, suurta syöttönopeutta, korkeaa{0}}painetta ja virtaavaa leikkausnestettä riittävän jäähdytyksen takaamiseksi.
Lämpökäsittely:
Hehkutus: poistaa sisäisen jännityksen, stabiloi rakennetta ja parantaa plastisuutta. Se on yleisimmin käytetty lämpökäsittely.
Liuoskäsittely+vanhentaminen: käytetään + kaksi--faasista titaaniseoksia (kuten Ti-6Al-4V), jotta saadaan aikaan dispersion vahvistaminen ja lujuuden parantaminen sammutuksen ja matalan lämpötilan vanhentamisen avulla.
Pintakäsittely
Puhdistus: Hiekkapuhallus ja happopesu (yleensä HF{0}}HNO ∝ sekahapon avulla) oksidihilse- ja saastekerroksen poistamiseksi.
Vahvistus/funktionalisointi: Mikrokaarihapetus (MAO) tuottaa keraamisia pinnoitteita kulutuksen ja korroosionkestävyyden parantamiseksi; Nitraus/nitraus parantaa pinnan kovuutta; Anodisoiva väritys ja parantaa korroosionkestävyyttä; Lämpöruiskutus (kuten WC Co:n ruiskutus) parantaa kulutuskestävyyttä.
Yhteystekniikka:
Hitsaus: Se on suoritettava erittäin{0}}puhtaalla argonkaasulla tai tyhjösuojalla. Yleisiä menetelmiä ovat volframi-inerttikaasuhitsaus (GTAW/TIG), elektronisuihkuhitsaus (EBW) ja laserhitsaus (LBW). Ennen hitsausta vaaditaan tiukka puhdistus.
Diffuusiosidonta (DB): Kosketuspinnan atomien yhdistäminen keskinäisen diffuusion kautta korkeassa lämpötilassa ja paineessa, käytetään SPF/DB-komponenttien valmistukseen.
