За решавање сложених компоненти потребних у областима као што је ваздухопловство, ливење праха ефикасно решава техничке изазове својствене прецизном ливењу, као што су шупљине скупљања, порозност и сегрегација композиције, као и бројне проблеме повезане са отковцима за заваривање. Тренутно, у производњи легура Ти2АлНб применом металургије праха, фокусирамо се на параметре процеса топлог изостатичког пресовања (ХИП) (време, температура, притисак), накнадну топлотну обраду и процесе вруће деформације, као и на проучавање микроструктуре и перформанси легура праха и димензија формираних компоненти. Наша компанија је припремила Ти2АлНб претходно легирани прах коришћењем процеса плазма ротирајућих електрода (ПРЕП), а затим је произвела легуре Ти2АлНб у праху кроз процес врућег изостатичког пресовања у праху.
Метода припреме легуре праха Ти2АлНб: Ти2АлНб претходно легирани прах са величином честица испод 250 μм се ставља у цилиндрични омотач од ниско{4}}угљичног челика у атмосферском окружењу. Након збијања, тачкастог заваривања, вакуумског дегазирања и заваривања заптивања, вруће изостатичко пресовање (ХИП) је завршено у пећи за вруће изостатичко пресовање типа РД(З)-1-850 Стеел Ресеарцх Институте Хаопу Тецхнологи Цо., Лтд., да би се добиле гредице из металургије праха. Процес врућег изостатског пресовања: Температура пећи се подиже на 1030 степени, притисак је већи од 140 МПа, време задржавања је 2-4 х, а затим се пећ хлади. Процес топлотне обраде: Услови топлотне обраде раствора су 980 степени у трајању од 2 х, након чега следи хлађење пећи, са временом до собне температуре од најмање 1 х. Услови термичке обраде старења су 890 степени у трајању од 4 х, након чега следи хлађење пећи, са временом до собне температуре не мањим од 1 х. Након врућег изостатичког пресовања, спољашњи омотач и језгро се уклањају машинском обрадом и хемијским млевењем да би се добили затворени делови радног кола од легуре титанијума. Слика испод приказује однос монтаже и физичку слику експерименталног затвореног радног кола и језгра.
Слика Однос монтаже и физички дијаграм омотаног језгра чауре радног кола.
Затезна својства су тестирана на 650 степени коришћењем електронске универзалне машине за испитивање ЦМТ5305, према ГБ/Т 228.2-2015 „Метални материјали, испитивање затезања-Део 2: Метода испитивања на високим температурама“; Животни век пузања је тестиран на 650 степени /360 МПа коришћењем РД-100 микро-контролисане електронске машине за испитивање пузања, према ГБ/Т 2039-2012 „Метални материјали, једноосно затезна метода испитивања пузања“; димензије узорка за испитивање затезања и пузања биле су 5 мм у пречнику и 25 мм у дужини калибра, са најмање два паралелна узорка. Узорци легуре праха Ти2АлНб, након монтаже и полирања, урезани су са Кролл реагенсом (3% ХФ + 6% ХНО3 + 91% Х2О, запремински удео), а СЕМ слике су добијене коришћењем ТЕСЦАН МИРА4 поље емисионог скенирајућег електронског микроскопа. ЕБСД анализа је изведена на СЕМ типа Тхермо Куаттро С опремљеном сондом за дифракцију повратног расејања електрона (ЕБСД), а софтвер за обраду података био је ХКЛ Цханнел 5. Порозност вруће изостатски пресоване легуре Ти2АлНб карактерисана је коришћењем ВерсаКСРМ-500 Кс-раи микрокомпјутерске томографије (Мицро-ЦТ томограпхи) система. Површина за анализу компактног праха била је приближно Φ1,9 мм × 2,2 мм.
У производњи компоненти металургије праха, дизајн инкапсулационе структуре је кључан. Разуман дизајн структуре инкапсулације треба да обезбеди да сви делови компактног праха буду згуснути и да се постигне облик скоро -нето-. Као контејнер за топло изостатичко пресовање (ХИП) легура металургије праха, инкапсулација директно утиче на металуршки квалитет и димензионални изглед готовог производа. У пракси, варијације у параметрима процеса током ХИП згушњавања могу довести до разлика у процесу згушњавања. Нарочито када се праве велике, сложене компоненте, структура инкапсулације/калупа је обично релативно сложена, а разлике у процесу згушњавања од површине до унутрашњости компактног праха су израженије, чак показују и феномен „не-уједначене згушњавања. Овај феномен доводи до недоследних нивоа згушњавања и деформације скупљања у различитим деловима компоненте, што утиче на механичка својства компоненте. Користећи ЕИГА прах, различите врсте компоненти металургије праха Ти2АлНб успешно су произведене у ХИП режиму од 1030 степени /140 МПа/3 х. Испитивање је показало да је одступање у димензијама кључних компоненти било мање од 2%, а квалитет површине био је супериорнији од ливених легура. Усвајањем дизајна инкапсулационе структуре уз помоћ -коначних елемената, процес згушњавања тежи да буде уједначен током целог процеса формирања згушњавања, ефективно избегавајући феномен „не-уједначене згушњавања“ и помаже да се обезбеди конзистентност укупних перформанси компоненте.
1) У поређењу са ПРЕП методом, Ти2АлНб претходно легирани прах припремљен ЕИГА методом има ширу дистрибуцију величине честица, мали број сателитских сфера и већу густину урезивања.
(2) У поређењу са легуром Ти2АлНб формираном врућим изостатичким пресовањем ПРЕП праха, висока-чврста температура и век пузања легуре која одговара ЕИГА праху су благо смањени, али је истезање боље због веће униформности микроструктуре. У процесу припреме компоненти, резултати симулације коначних елемената показују да радно коло Ти2АлНб припремљено ЕИГА прахом има мање скупљање и погодније је за топло изостатичко пресовање сложених компоненти.
(3) Коришћењем симулације коначних елемената за помоћ у дизајну инкапсулације, сложене компоненте металургије праха Ти2АлНб су успешно припремљене коришћењем ЕИГА претходно легираног праха. Компоненте имају високу димензијску и површинску тачност и без металуршких дефеката.
