จะควบคุมการเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิวของการตีโลหะผสมไททาเนียมได้อย่างไร?

I. โลหะผสมไทเทเนียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ การแพทย์ และสาขาอื่นๆ เนื่องจากมีความแข็งแรงจำเพาะสูงและทนต่อการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาเคมีที่สูงทำให้มีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและไนโตรเจนในระหว่างการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง-จนทำให้เกิดชั้นออกไซด์ที่เปราะ ส่งผลให้ความเป็นพลาสติกของวัสดุลดลงและค่าเผื่อการตัดเฉือนเพิ่มขึ้น การเกิดออกซิเดชันน้อยที่สุดหรือไม่มีเลยในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนของแท่งเหล็กแท่งโลหะผสมไททาเนียมกลายเป็นความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญในการปรับปรุงการใช้วัสดุและลดต้นทุนการผลิต เราได้สำรวจวิธีการควบคุมการเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิวของการตีโลหะผสมไททาเนียมผ่านการวิจัยเชิงทดลองอย่างเป็นระบบ

ครั้งที่สอง วัสดุและวิธีการทดลอง แท่งโลหะผสมไทเทเนียมอัด BT3-1 ชิ้นได้รับเลือกเป็นวัตถุวิจัยหลัก พร้อมการเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของแผ่นโลหะผสม BT20, OT4-1 แผ่น และท่อโลหะผสม PT7M ไปพร้อมๆ กัน ตัวอย่างทั้งหมดได้รับการขัดเงาด้วยกลไก จากนั้นให้ความร้อนในเตาไฟฟ้าที่อุณหภูมิ 950 องศา -980 องศา (ใกล้กับอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงแบบ allotropic ของโลหะผสมไทเทเนียม) โดยมีการควบคุมเวลาคงตัวภายใน 1 ชั่วโมง ตัวแปรการทดลองประกอบด้วย: การบำบัดก่อนออกซิเดชัน, การเคลือบป้องกันเคลือบแก้ว, ตัวกลางให้ความร้อน (เตาไฟฟ้าธรรมดา/ชั้นทำให้กลายเป็นของเหลวปลอมที่เป็นวัสดุหลวม) และวิธีการบำบัดพื้นผิวหลังการตี (การพ่นทราย)

ที่สาม เทคโนโลยีหลักสำหรับการควบคุมออกซิเดชันของพื้นผิว

1. กระบวนการบำบัดก่อน-ออกซิเดชัน:

การทดลองแสดงให้เห็นว่าพื้นผิวของเหล็กแท่งยาวที่ไม่ได้รับการบำบัดจะมี-ชั้นออกไซด์ของเกล็ดปลา ในขณะที่ความเรียบของพื้นผิวของแท่งเหล็กก่อน-ออกซิไดซ์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ การบำบัดก่อน-ออกซิเดชันโดยการสร้างฟิล์มออกไซด์ที่สม่ำเสมอและหนาแน่นบนพื้นผิวบิลเล็ต จะช่วยยับยั้งการเกิดออกซิเดชันระดับลึกในระหว่างการให้ความร้อนตามมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ การยึดเกาะของการเคลือบเคลือบแก้วบนพื้นผิวแท่งเหล็กก่อน-ออกซิไดซ์จะลดลง ทำให้การลอกออกในภายหลังง่ายขึ้นมากกว่า 30% และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ

2. เทคโนโลยีการเคลือบป้องกันเคลือบแก้ว:

การลงเคลือบแก้วอีนาเมลทับการบำบัดก่อน-ออกซิเดชันจะช่วยลดอัตราออกซิเดชันระหว่างการให้ความร้อนได้อีก การเคลือบนี้ช่วยลดการสัมผัสระหว่างบิลเล็ตและก๊าซออกซิไดซ์ผ่านการแยกทางกายภาพ ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการป้องกันการเคลือบสามารถลดความหนาของชั้นออกไซด์บนพื้นผิวบิลเล็ตได้ 50%–70% น่าสังเกตที่ผลการทำงานร่วมกันของการเคลือบและชั้นก่อน-ออกซิเดชันสามารถปรับปรุงความเป็นพลาสติกของพื้นผิวของบิลเล็ตได้ โดยเพิ่มการยืดตัวของตัวอย่างที่หลอมขึ้น 15%–20%

3. เทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพสื่อความร้อน:

(1) การควบคุมความร้อนของเตาไฟฟ้าทั่วไป: เมื่อให้ความร้อนในเตาไฟฟ้าทั่วไป อุณหภูมิจะถูกควบคุมอย่างเข้มงวดเหนืออุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงแบบ allotropic และเวลาในการกักเก็บจะน้อยกว่าหรือเท่ากับ 1 ชั่วโมงเพื่อหลีกเลี่ยงการดูดซึมก๊าซที่ชัดเจนบนพื้นผิว ชั้นออกไซด์ที่เกิดขึ้นสามารถกำจัดออกได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการพ่นทราย และอัตราการสูญเสียวัสดุจะถูกควบคุมภายใน 5% (2) เทคโนโลยีการให้ความร้อนชั้นของเหลวเทียมที่เป็นวัสดุหลวม-: เทคโนโลยีนี้ให้ความร้อนกับบิลเล็ตโดยการฝังไว้ในชั้นของเหลวเทียม-ที่ประกอบด้วยตัวกลางที่เป็นเม็ด (เช่น ผงอลูมินา) และใช้การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ที่รุนแรงระหว่างอนุภาคของตัวกลางเพื่อเพิ่มการแลกเปลี่ยนความร้อน การทดลองแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของมันสูงกว่าเตาหมุนเวียนแบบบังคับถึง 1.5 ลำดับความสำคัญ ซึ่งเข้าใกล้ระดับของเตาเกลือหลอมเหลว เทคโนโลยีนี้สามารถทำความร้อนบิลเล็ตได้อย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ โดยลดเวลาการทำความร้อนลง 40% ถึง 60% และในขณะเดียวกันก็ลดแนวโน้มการเกิดออกซิเดชันได้อย่างมากผ่านเอฟเฟกต์การแยกตัวของตัวกลาง ช่วยลดความหนาของชั้นออกไซด์ของพื้นผิวได้มากกว่า 80%

กรณีการใช้งาน: เราใช้การเสริมการกระจายตัวของ Y₂O₃ + การเคลือบการแพร่กระจายความร้อนบนจานกังหันโลหะผสมไนโอเบียมไทเทเนียม- ซึ่งเพิ่มความต้านทานการคืบที่ 650 องศา 35% และลดอัตราการคืบเป็น 1×10⁻⁸/วินาที

IV. การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการบำบัดพื้นผิว:

การพ่นทรายหลังจากการตีขึ้นรูปเป็นขั้นตอนสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของการตีขึ้นรูป การพ่นทรายแบบทั่วไปสามารถกำจัดชั้นออกไซด์ของพื้นผิวและชั้นดูดซับก๊าซ-ได้ ช่วยลดค่าความหยาบของพื้นผิวให้ต่ำกว่า 3.2μm ขณะเดียวกันก็ปรับปรุงความเป็นพลาสติกผ่านการเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวไปพร้อมๆ กัน สำหรับช่องว่างที่มีการเคลือบแก้วอีนาเมล จะต้องควบคุมความดันในการพ่นทรายให้อยู่ในช่วง 0.3–0.5MPa เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้วัสดุฐานเสียหายมากเกินไป

โวลต์ ข้อสรุป:

1. การทำงานร่วมกันของการบำบัดก่อน-ออกซิเดชันและการเคลือบเคลือบแก้วสามารถสร้างระบบป้องกันชั้นคู่-ของ "การควบคุมออกซิเดชันแบบแอคทีฟ + การป้องกันการแยกตัวแบบพาสซีฟ" ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวของการตีขึ้นรูปโลหะผสมไทเทเนียมได้อย่างมีนัยสำคัญ

2. เทคโนโลยีการให้ความร้อนในชั้นของเหลวเทียมเทียมแบบหลวม-บรรลุเป้าหมายสองประการในการทำความร้อนและการควบคุมออกซิเดชันอย่างมีประสิทธิภาพโดยการปรับกลไกการถ่ายเทความร้อนให้เหมาะสม ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตจำนวนมากของการตีขึ้นรูปที่ซับซ้อน-

3. การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการอย่างแม่นยำ (อุณหภูมิ เวลา แรงกดในการพ่นทราย ฯลฯ) เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการรับรองประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของการตีโลหะผสมไททาเนียม ข้อกำหนดเฉพาะของกระบวนการที่เป็นมาตรฐานจำเป็นต้องได้รับการกำหนดตามเกรดโลหะผสมเฉพาะ

การควบคุมการเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิวของการตีโลหะผสมไททาเนียมถือเป็นโครงการวิศวกรรมระบบที่ครอบคลุมซึ่งผสมผสาน "กระบวนการ สภาพแวดล้อม และการบำบัดหลัง-"

ด้วยการสนับสนุนของอุตสาหกรรมท้องถิ่นใน Baoji การตีขึ้นรูปสุญญากาศ + การป้องกันก๊าซเฉื่อย + การดองและการทู่กลายเป็นวิธีแก้ปัญหาหลัก ในขณะที่การเคลือบที่อุณหภูมิสูง-และการควบคุมแบบดิจิทัลกำลังผลักดันให้บรรลุเป้าหมาย "การเกิดออกซิเดชันเป็นศูนย์"

สำหรับสาขาระดับสูง- เช่น การบินและอวกาศและพลังงานนิวเคลียร์ การตีขึ้นรูปแบบสุญญากาศ + การเคลือบ PVD ถือเป็นแนวทางขั้นสูงสุดในการบรรลุ "การออกซิเดชันเกรดบริการ-เป็นศูนย์"