И. Легуре титанијума се широко користе у ваздухопловству, медицини и другим областима због своје високе специфичне чврстоће и отпорности на корозију. Међутим, њихова висока хемијска реактивност чини их склоним да реагују са кисеоником и азотом током високо-загревања да би се формирао крхки слој оксида, што доводи до смањене пластичности материјала и повећаног додатка за машинску обраду. Постизање минималне или никакве оксидације током процеса загревања кованих гредица од легуре титанијума постало је кључни технички изазов за побољшање искоришћења материјала и смањење трошкова производње. Истраживали смо методе за контролу површинске оксидације отковака од легура титанијума кроз систематска експериментална истраживања.
ИИ. Експериментални материјали и методе БТ3-1 екструдиране гредице од легуре титанијума изабране су као главни предмет истраживања, уз истовремено поређење промена перформанси плоча од легуре БТ20, ОТ4{11}}1 и цеви од легуре ПТ7М. Сви узорци су механички полирани, а затим загрејани у електричној пећи на 950 степени -980 степени (близу температури алотропске трансформације легура титанијума), са временом држања контролисаним у року од 1 сата. Експерименталне варијабле су укључивале: преоксидациони третман, заштитни премаз стакленог емајла, тип медијума за грејање (обична електрична пећ/слој псеудо-утечњавања растреситог материјала) и метод површинске обраде после ковања (пескарење).
ИИИ. Кључне технологије за контролу површинске оксидације
1. Процес пре{1}}оксидације:
Експерименти показују да површина необрађених гредица показује слој оксида рибље{0}}љуске, док је глаткоћа површине претходно-оксидисаних гредица значајно побољшана. Пред-оксидациони третман, формирањем једноликог и густог оксидног филма на површини гредице, ефикасно инхибира дубоку оксидацију током накнадног загревања. Штавише, адхезија стакленог емајла премаза на претходно-оксидованој површини гредице је смањена, што накнадно уклањање чини за више од 30% лакшим и значајно побољшава ефикасност производње.
2. Технологија заштитног премаза стакленог емајла:
Наношење стакленог емајла на врх пре-оксидационог третмана може додатно смањити стопу оксидације током загревања. Овај премаз смањује контакт између гредице и оксидационих гасова кроз физичку изолацију. Експериментални подаци показују да заштита премаза може смањити дебљину оксидног слоја на површини гредице за 50%–70%. Нарочито, синергистички ефекат превлаке и пре-оксидационог слоја може побољшати пластичност површине гредице, повећавајући издужење кованих узорака за 15%–20%.
3. Технологија оптимизације медијума за грејање:
(1) Регулација загревања обичне електричне пећи: Приликом загревања у конвенционалној електричној пећи, температура се строго контролише изнад температуре алотропске трансформације, а време задржавања је мање од или једнако 1 сат да би се избегла очигледна апсорпција гаса на површини. Формирани оксидни слој се може ефикасно уклонити пескарењем, а стопа губитка материјала се контролише унутар 5%. (2) Технологија псеудо-загревања слоја у течном стању у растреситом материјалу: Ова технологија загрева гредицу закопавањем у псеудо-слој за течење састављен од гранулисаног медија (као што је прах глинице) и користи интензивно релативно кретање између честица медија да побољша размену топлоте. Експерименти показују да је његова ефикасност преноса топлоте за 1,5 реда величине већа од ефикасности пећи са принудном конвекцијом, приближавајући се нивоу пећи са растопљеном соли. Овом технологијом се може постићи брзо и равномерно загревање гредице, скраћујући време загревања за 40% до 60%, а истовремено значајно смањујући тенденцију оксидације кроз ефекат изолације медијума, смањујући дебљину површинског оксидног слоја за више од 80%.
Случај примене: Користили смо ојачање дисперзије И₂О₃ + термички дифузиони премаз на турбинским дисковима од легуре титанијума-ниобијума, што је повећало снагу пузања на 650 степени за 35% и смањило брзину пузања на 1×10⁻⁸/с.
ИВ. Оптимизација процеса обраде површине:
Пескарење након ковања је кључни корак у побољшању перформанси отковака. Конвенционално пескарење може да уклони површински слој оксида и слој који упија гас{1}}, смањујући вредност Ра храпавости површине на испод 3,2 μм, док истовремено побољшава пластичност кроз површинско ојачање. За бланке са стакленим емајлом, притисак пескарења мора да се контролише у опсегу од 0,3–0,5 МПа да би се избегло прекомерно оштећење основног материјала.
В. Закључци:
1. Синергистичка примена пре-оксидационог третмана и стакленог емајла премаза може да конструише двослојни -систем заштите „активна контрола оксидације + пасивна изолациона заштита“, значајно побољшавајући квалитет површине отковака од легуре титанијума.
2. Технологија псеудо-загревања слоја у течном стању у растреситом материјалу постиже двоструке циљеве ефикасног грејања и контроле оксидације оптимизацијом механизма преноса топлоте, што га чини посебно погодним за масовну производњу отковака сложеног-обликованог облика.
3. Прецизна контрола параметара процеса (температура, време, притисак пескарења итд.) је кључна за обезбеђивање свеобухватних перформанси отковака од легуре титанијума; стандардизоване спецификације процеса потребно је успоставити према специфичним разредима легуре.
Контрола површинске оксидације отковака од легуре титанијума је у суштини свеобухватан пројекат системског инжењеринга који интегрише „процес, окружење и накнадни{0}} третман“.
Уз подршку локалних индустрија у Баојију, вакуумско ковање + заштита од инертног гаса + кисељење и пасивизација је постало главно решење, док је високо{2}}превлачење премазама и дигитална контрола то воде ка циљу „нулте оксидације“.
За врхунске{0}} области као што су ваздухопловство и нуклеарна енергија, вакуумско ковање + ПВД премаз је крајњи пут ка постизању „услужног{2}}нулте оксидације“.
