چگونه ذوب می تواند خلوص بالا و عملکرد عالی را تضمین کند؟

آلیاژ نیکل تیتانیوم به دلیل اثر حافظه شکل، فوق الاستیسیته و زیست سازگاری، به یک ماده اصلی در زمینه‌های-بالا مانند هوافضا و ایمپلنت‌های پزشکی تبدیل شده است. عملکرد آن به شدت به کنترل دقیق فرآیند ذوب بستگی دارد و هرگونه معرفی ناخالصی ها یا جداسازی اجزا می تواند منجر به افت ناگهانی عملکرد شود. از منظر کل عملیات فرآیند، نکات فنی کلیدی را تجزیه و تحلیل کنید تا از خلوص بالا و عملکرد عالی آلیاژها اطمینان حاصل کنید.

کنترل مواد خام قبل از ذوب اولین خط دفاعی برای تضمین خلوص است. تیتانیوم اسفنجی با خلوص بیشتر یا مساوی 99.8 درصد و صفحه نیکل الکترولیتی با خلوص بیشتر یا مساوی 99.9 درصد باید انتخاب شوند و ناخالصی های مضر مانند آهن، کربن و اکسیژن باید از طریق تجزیه و تحلیل طیفی (با محتوای تک عنصر کمتر از 05/0 یا مساوی 0) حذف شوند. فرآیند پیش تصفیه مواد خام را نمی توان نادیده گرفت: مواد خام تیتانیوم باید در محیط خلاء در دمای 400 درجه به مدت 4 ساعت خشک شوند تا هیدروژن جذب شده حذف شود، در حالی که صفحات نیکل باید با تمیز کردن اولتراسونیک اتانول بی آب تمیز شوند تا لکه های روغن سطحی و لایه های اکسیدی از بین بروند و از تشکیل لایه های اکسید در حین تشکیل ذوب جلوگیری شود. در عین حال، تهیه الکترودهای مصرفی نیاز به استفاده از فناوری پرس ایزواستاتیک دارد، با چگالی پرس کنترل شده بالای 4.2g/cm³ برای جلوگیری از خروج ناقص گاز به دلیل شل بودن الکترود در حین ذوب.
 

محصولات آلیاژ تیتانیوم نیکل

 

میله آلیاژ تیتانیوم نیکل

صفحه آلیاژ تیتانیوم نیکل

سیم آلیاژ تیتانیوم نیکل

فویل آلیاژ تیتانیوم نیکل

ذرات آلیاژ تیتانیوم نیکل

قطعات ماشینکاری آلیاژ تیتانیوم نیکل

تجهیزات ذوب و کنترل محیطی پشتیبانی اصلی هستند. کوره های ذوب قوس الکتریکی مصرفی خلاء معمولاً در صنعت استفاده می شود. قبل از ذوب، بدنه کوره باید حداقل سه بار با خلاء وکیوم شده و با گاز آرگون پر شود و درجه خلاء نهایی باید به کمتر یا مساوی 1 × 10-3 Pa برسد تا گازهای فعال مانند اکسیدهای نیتروژن به طور کامل در هوا تخلیه شود. گاز آرگون با خلوص بالا با خلوص بیشتر یا مساوی 99.999% به عنوان گاز بی اثر در کوره انتخاب می شود و برای جلوگیری از ورود عناصر هیدروژنی باید تحت عملیات آبگیری با غربال مولکولی (نقطه شبنم کمتر یا مساوی 70- درجه) قرار گیرد. در طول مونتاژ الکترود، لازم است اطمینان حاصل شود که انحراف هم محوری کمتر یا مساوی 0.5 میلی متر است تا از سوزاندن بیش از حد موضعی ناشی از انحراف قوس در طول فرآیند ذوب و در نتیجه ترکیب ناهموار جلوگیری شود.

کنترل پارامتر فرآیند ذوب مستقیماً عملکرد را تعیین می کند. در مرحله شروع قوس، یک حالت جریان آهسته با ولتاژ پایین اتخاذ می‌شود که به تدریج از 500A به 2000{12}}3000A افزایش می‌یابد، با ولتاژ پایدار 10-15 کیلوولت، برای اطمینان از تشکیل صاف حوضچه مذاب و کاهش تلفات پاشش. در طول فرآیند ذوب، لازم است دمای حوضچه مذاب در 1600-1700 درجه حفظ شود و آن را در زمان واقعی از طریق اندازه‌گیری دمای مادون قرمز کنترل کرد تا از تبخیر تیتانیوم ناشی از دمای بالا (نقطه جوش تیتانیوم 1668 درجه) یا جداسازی عناصر ناشی از دمای پایین جلوگیری شود. برای دستیابی به ترکیب یکنواخت، 3-4 تلنگر ذوب مورد نیاز است، با زمان نگهداری 10 دقیقه بعد از هر ذوب تا به عناصر آلیاژی اجازه دهد تا به طور کامل پخش شوند و انحراف محتوای نیکل را در ± 0.2٪ کنترل کنند - این کلید تضمین اثر حافظه شکل است (دمای انتقال فاز حدود 10 درجه به ازای هر 0.1 درصد د نیکل تغییر می کند).

عملیات پس از ذوب و بازرسی کیفیت آخرین بررسی ها هستند. شمش های آلیاژی باید قبل از خارج شدن از کوره در دمای زیر 200 درجه خنک شوند تا از سرد شدن سریع و بروز شکنندگی تبدیل مارتنزیتی جلوگیری شود. بلافاصله پس از پخت، لایه برداری سطحی برای حذف لایه اکسیدی به ضخامت 1-2 میلی متر و لایه کمبود تیتانیوم انجام می شود. سپس، محتوای ناخالصی سطح با طیف‌سنجی فلورسانس اشعه ایکس شناسایی می‌شود تا اطمینان حاصل شود که اکسیژن کمتر یا مساوی 0.15٪، نیتروژن کمتر یا مساوی 0.05٪ است، و هیدروژن کمتر یا مساوی 0.005٪ است. کیفیت داخلی با استفاده از تست اولتراسونیک (UT) آزمایش می‌شود و باید استانداردهای کلاس A را داشته باشد، بدون منافذ یا آخال‌هایی با قطر بزرگتر یا مساوی 0.5 میلی‌متر.

ذوب آلیاژ تیتانیوم نیکل یک مهندسی سیستماتیک از "کنترل دقیق هر مرحله" است، از تصفیه مواد خام تا بهینه سازی پارامتر ذوب، و سپس تا{0}}آزمایش پس از تصفیه، هر پیوند مستقیماً با خلوص و عملکرد مرتبط است. تنها با پیروی دقیق از منطق عملیاتی کنترل محیط خلاء، ذوب چند گذری و تنظیم پارامترهای دقیق می‌توان به کاربردهای قابل اعتماد آلیاژها در زمینه‌های پیشرفته- دست یافت.