1,Esmane töötlemine: maagist töödeldava toorikuni
See on kogu titaanitööstuse keti kõige kallim lüli.
Titaani käsna tootmine (peamiselt Krolli meetod):
Muutke titaanimaak (rutiil või ilmeniit) käsn-titaaniks (poorne puhas titaan).
Protsess: titaanimaak → kloorimine titaantetrakloriidiks (TiCl 4) → magneesiumi termiline redutseerimine (Krolli meetod) → vaakumdestilleerimine → käsn-titaan.
Omadused: Keeruline protsess, tohutu energiatarbimine ja katkendlik tootmine on titaanisulamite kõrge hinna üks peamisi põhjuseid. Arenevate elektrolüüsimeetodite, nagu FFC Cambridge'i protsess, eesmärk on vähendada energiatarbimist ja kulusid, kuid neid pole veel laialdaselt turule viidud.
2). Sulamine:
Sulata käsna titaan, sulamielemendid ja materjal tagasi ühtlase koostisega valuplokkidesse vaakumi või inertgaasi (argooni) kaitse all.
Peamised tehnoloogiad:
Vaakumtarvitavate kaarsulatamine (VAR): kõige levinum meetod. Elektrood sulatatakse kaare abil vaakumkambris ja tilgutatakse tahkumiseks vesi-jahutusega vasktiiglisse. Puhtuse ja ühtluse tagamiseks viiakse tavaliselt läbi kaks või kolm sulatusprotsessi.
Külmkihiga sulatusahi (CHM): sealhulgas elektronkiire külmkihtahi (EBCHM) ja plasmakaare külmkihtahi (PACHM). See võib tõhusalt eemaldada suure/madala tihedusega lisandeid ja seda kasutatakse tavaliselt kõrgekvaliteediliste -lennunduskvaliteediga titaankangide ja titaantoorikute valmistamisel.
2,Vormi valmistamine: tooriku vormimine soovitud kujuliseks
See on põhilüli, mis peegeldab titaanisulami töötlemise raskusi.
A. Plastiline vormimine
Tavaline sepistamine:Pärast kuumutamist õhkahjus moodustatakse see sepistamisvasara või pressi abil. Lihtne tekitada pinnaoksiidikiht (alfa rabekiht), mis tuleb hiljem eemaldada.
Isotermiline/kuumstantsimine:võtmetehnoloogia titaanisulamite täpseks sepistamiseks. Kuumutage vorm toorikuga sarnase temperatuurini (tavaliselt 800-1000 kraadi C) ja vormige see aeglase rõhu all. See vähendab oluliselt deformatsioonikindlust, temperatuuri langust ja pinnareaktsiooni, võimaldades toota keeruka kujuga, suure täpsusega ja mõistliku sujuva jaotusega peaaegu võrgukujulisi sepiseid. Siiski on valuvormide (tavaliselt valmistatud niklipõhistest supersulamitest või molübdeenisulamitest) maksumus ja energiatarve äärmiselt kõrged.
Veeremine:Plaatide, ribade, vardade ja torude tootmine. Kuumvaltsimine toimub oksüdeerumise vältimiseks kaitsvas atmosfääris või kattekihis; Külmvaltsimine nõuab vahepealset lõõmutamist, et välistada töökõvenemine.
Pigistamine:Kasutatakse profiilide ja torude tootmiseks. Pärast tooriku kuumutamist pressitakse see kõrge rõhu all läbi vormi. Hallituse kleepumise ja oksüdeerumise vältimiseks on vaja klaasimäärdeaineid ja kaitsekatteid.
Superplastiline vormimine (SPF):Kasutades titaanisulami superplastilisust (äärmiselt kõrget venivust) kindlal temperatuuril/kiirusel ja kombineerides seda õhurõhuga, et sobituda vormiga nagu puhumisklaas, saab ühe korraga moodustada keerukaid õhukeseseinalisi komponente. Sageli kombineeritakse difusioonsidemega (DB), et moodustada SPF/DB-tehnoloogia, mida kasutatakse mitmekihiliste õõnesstruktuuride tootmiseks kosmoseseadmete jaoks.
B. Valamine
Vaakum-täppisvalu: teostatakse peamiselt vaakumtarbimisega kaarkondensatsiooniahjudes. Elektrood sulab vaakumis kaares ja voolab keraamilisse vormikesta. Titaani ja peaaegu kõigi vormimismaterjalide vahelise reaktsiooni tõttu tuleb kasutada spetsiaalseid tulekindlaid materjale (näiteks ütriumoksiidi pinnakiht).
Kasutusala: sobib äärmiselt keeruka kujuga staatiliste konstruktsioonikomponentide tootmiseks, mis ei vaja ulatuslikku töötlemist, nagu mootorikorpused, pumba korpused ja kõrgekvaliteedilised{0}}golfipallipead.
C. Lisandite tootmine (3D-printimine) - Revolutsiooniline tehnoloogia
Titaanisulamist pulbri või traatmaterjali otsene kasutamine kiht-kihi haaval tahkete osade valmistamiseks sobib eriti hästi keerukate struktuuride, kerge disaini ja väikese partii kohandamise jaoks.
Peamised tehnoloogiad:
Laseri selektiivne sulatus (SLM) / laserpulbri kihi sulatamine (LPBF): inertses atmosfääris kambris sulatatakse pulbrikihil olev titaanisulami pulber punkthaaval peene laseriga. Kõrge täpsus ja hea pinnakvaliteet.
Electron Beam Melting (EBM): sulatuspulber elektronkiirega vaakumkeskkonnas. Vormimiskiirus on kiire, termiline pinge madal ja osade jõudlus on lähedane sepistamise omale, kuid pind on suhteliselt kare.
Eelised: Materjali kasutusmäär on äärmiselt kõrge (peaaegu 100%), saavutades topoloogia optimeerimise struktuurid, nagu näiteks äärmiselt keerukad võred, kärgstruktuurid ja integreeritud õõnsad jahutuskanalid. See on asendamatu lennunduses (kerged tellingud, jahutuskanalitega labad) ja meditsiinis (kohandatud poorsed luuimplantaadid).
3,Hilisem töötlemine ja käitlemine
1) mehaaniline töötlemine:
Titaanisulam on tüüpiline raskesti töödeldav materjal oma halva soojusjuhtivuse (tööriistale koguneb soojus), kõrge keemilise afiinsuse (lihtne reageerida tööriista materjaliga) ja madala elastsusmooduli (kergesti tekitada tööriista ja vibratsiooni) tõttu.
Vastumeede: piisava jahutuse tagamiseks kasutage suure jäikuse tööpinke, spetsiaalse kattega kõvasulamist või PCD lõikeriistu, madalat lõikekiirust, suurt etteandekiirust, kõrget{0}}rõhku ja suure vooluga lõikevedelikku.
Kuumtöötlus:
Lõõmutamine: kõrvaldab sisemise pinge, stabiliseerib struktuuri ja parandab plastilisust. See on kõige sagedamini kasutatav kuumtöötlus.
Lahuse töötlemine+vanandamine: kasutatakse + kahe-faasiliste titaanisulamite jaoks (nagu Ti-6Al-4V), et tugevdada dispersiooni ja parandada tugevust karastamise ja madalal temperatuuril vanandamise kaudu.
Pinnatöötlus
Puhastamine: liivapritsiga ja happega pesemine (tavaliselt HF{0}}HNO ∝ segahappega), et eemaldada oksiidikatlakivi ja saastekiht.
Tugevdamine/funktsionaliseerimine: Mikrokaare oksüdatsioon (MAO) tekitab keraamilisi katteid, et parandada kulumis- ja korrosioonikindlust; Nitreerimine/nitreerimine parandab pinna kõvadust; Värvi anodeerimine ja korrosioonikindluse parandamine; Termiline pihustamine (näiteks WC Co pihustamine) parandab kulumiskindlust.
Ühenduse tehnoloogia:
Keevitamine: seda tuleb teha kõrge{0}}puhtusastmega argoongaasi või vaakumkaitse all. Levinud meetodid hõlmavad volframist inertgaasi keevitamist (GTAW/TIG), elektronkiirkeevitust (EBW) ja laserkeevitust (LBW). Enne keevitamist on vajalik range puhastamine.
Difusioonside (DB): kontaktpinna aatomite ühendamine vastastikuse difusiooni teel kõrgel temperatuuril ja rõhul, kasutatakse SPF/DB komponentide tootmiseks.
