Titanyum Alaşımlı Dövmelerin Yüzey Oksidasyonu Nasıl Kontrol Edilir?

Titanyumun sıcak dövme sırasında oksidasyonu oldukça kolaydır ve çatlama ve işleme zorluklarına neden olan bir kırılganlık tabakası oluşturur. Bu, dövme performansını önemli ölçüde azaltır. Etkili oksidasyon önleme süreçleri, güvenilirliği ve ekonomiyi artırmak için kritik öneme sahiptir.titanyum alaşımlı dövmeler.

 

(I) Oksit Tabakasının Oluşum Mekanizması

Yüzey, sıcak dövme sırasında üç-katmanlı bir oksit filmi oluşturmak için fırında oksijenle reaksiyona girer.

Üç-katmanlı oksit filmi: gevşek bir dış TiO₂ katmanı, bir orta TiO-Ti₃O karışık faz katmanı ve bir iç oksijen-zenginleştirilmiş -faz gevrekleştirme katmanı.

-fazı, dövme arızasını belirleyen temel faktördür ve kalınlığı, sıcaklık artışıyla birlikte katlanarak artar.

 

(II) Temel Etkileyen Faktörler
Sıcaklık ve Zaman: Sıcaklıktaki her 100 derecelik artışta oksidasyon oranı %30 artar.

Alaşım Türü: -titanyum alaşımları 600 derecede önemli oksidasyona uğrarken, -titanyum alaşımları yalnızca 980 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda belirgin bir oksit tabakası oluşturur.

Atmosfer Ortamı: Fırındaki oksijen konsantrasyonu oksidasyon oranını belirler. Nitrojen koruması oranı azaltabilir ve inert gaz koruması daha iyi sonuçlar sunar.

 

Ruihang'da titanyum dövme

 

(I) Atmosfer Koruma Teknolojisi
İnert Gaz Koruması: Sürekli olarak yüksek-saflıkta argon veya helyum (saflık %99,99'dan büyük veya eşit) vererek oksidasyon oranını %60'ın üzerinde azaltın. Mitsubishi Electric, oksit katman kalınlığını %98'lik bir yeterlilik oranıyla 0,1-0,3 mm'de sabitlemek için argon korumasını kullanıyor.

Vakum Ortamı Kontrolü: 10⁻³Pa'dan büyük veya ona eşit bir vakum derecesi, oksijeni tamamen izole edebilir; yüksek-hassas temel bileşenler için uygundur, ancak ekipman maliyeti nispeten yüksektir.

Gevşek Malzeme Isıtma: Granüler ortam ısıtması, daha yüksek ısı transfer verimliliği sağlar, yüksek-sıcaklığa maruz kalma süresini kısaltır ve kaynaktan gelen oksidasyonu engeller.

 

(II) Proses Parametresi Optimizasyonu
Aşamalı Sıcaklık Kontrolü: Oksit tabakasının kalınlaşmasını azaltmak için ısıtma sıcaklığını -transus sıcaklığının 20-50 derece altında kontrol edin.

Hassas Zaman Yönetimi: Yüksek-sıcaklık bölgesinde etkisiz kalış süresini kısaltmak için sayısal simülasyon yoluyla deformasyon yolunu optimize edin.

Soğutma Stratejisi: Dövme-sonrası yüksek sıcaklıkta-oksidasyonu önlemek ve oksit tabakasının parçalanması riskini azaltmak için aşamalı soğutmayı benimseyin.

 

(III) Yüzey Değişikliği Koruması

 

Süreç Türü	Teknik Parametreler	Temel Avantajlar	Uygulama Senaryoları
Ön Oksidasyon İşlemi-	300-400 derecede yoğun bir oksit filmi oluşturun	Oksidasyon ağırlık kazanımı oranı 500 derecede %20 azaldı	Orta-sıcaklıkta hizmet bileşenleri
Anodik Oksidasyon	Gerilim 20-60V, H₂SO₄ elektrolit	Korozyon direnci %50 arttı, film kalınlığı 10-30μm	Tıbbi implantlar, elektronik bileşenler
Mikro-ark Oksidasyonu (MAO)	300-600V'ta yüksek-voltajlı elektroliz, kompozit TiO₂/Al₂O₃ katmanı	Sıcaklık dayanımı ＞500 derece, aşınma ve kavitasyon direnci	Aero-motor kanatları, deniz valfleri
B+(B-Al) Kompozit Difüzyon	Katı toz gömme, 800 derecede izotermal işlem	Oksidasyon ağırlık kazanımı oranı %83,5 azaldı, sertlik 1800HV	Yüksek-sıcaklıktaki çalışma koşullarında Gr5 bileşenleri

 

Not: B+(B-Al) kompozit difüzyon teknolojisi, TiB₂ dış katman bariyeri + Al₃Ti iç katmanın kendi kendini- korumasından oluşan sinerjik bir mekanizmayı benimser ve bu, 100 saat boyunca 800 derecede oksidasyondan sonra Gr5 alaşımı için yalnızca 7,24 g/m² ağırlık artışı sağlar.

 

(IV) Kompozit Koruma Sistemi
"Ön-oksidasyon + cam emaye kaplama + argon koruması" birleşik süreci, aynı anda yüzey kalitesini ve plastisiteyi iyileştirebilir. Deneyler, bu kombinasyonla işlenen BT3-1 titanyum alaşımlı dövme parçaların balık pulu kusurları olmayan pürüzsüz bir yüzeye sahip olduğunu ve sonraki temizleme verimliliğinin %40 arttığını göstermektedir.

 

(I) Oksit Katmanı Tespit Yöntemleri
Mikroskobik Analiz: 0,1μm kalınlık ölçüm doğruluğu ile Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanarak oksit tabakası yapısını gözlemleyin;

Bileşim Tespiti: Gevreme risklerinden kaçınarak nitrojen ve hidrojen kirliliğinin derecesini belirlemek için spektral analiz kullanın;

Performans Değerlendirmesi: Tıbbi implantlara uygun Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisini (EIS) kullanarak oksit filmin stabilitesini test edin.

(II) Oksit Tabaka Temizleme İşlemleri
Mekanik Temizleme: Kumlama, 0,13-0,76 mm'lik oksit tabakasını kaldırabilir; alt tabakanın hasar görmesini önlemek için %200'den büyük veya buna eşit bir kapsama oranı gerektirir;

Kimyasal Temizleme: Nitrik asit ve hidroflorik asitten oluşan karışık bir çözelti, -kasa katmanını 0,03 mm/dakikalık bir temizleme hızıyla ortadan kaldırır ve tek bir işlemde yüzey katmanının 0,25-0,38 mm'sini kaldırır;

Onarım Teknolojileri: Lazer kaplama, yeni parçaların yalnızca %25'i tutarındaki maliyetle oyuk kusurlarını onarır; PVD yeniden kaplama, ASTM D3359 standartlarını karşılayan yapışma özelliğiyle kaplamadaki kırılmaları onarır.

 

(I) Havacılık ve Uzay Alanı
Bileşenler: Gr5 titanyum alaşımlı motor kompresör kanatları, iniş takımı;

Proses: MAO seramik katman + bilyalı dövme, 10⁻³Pa vakum derecesinde ısıtma;

Etkisi: Oksit tabakası kalınlığı 0,2 mm'ye eşit veya daha az, yorulma direnci %30 artırıldı, kaplama bütünlüğü her 500 uçuş saatinde bir denetleniyor.

 

(II) Tıp Alanı
Bileşenler: Yapay eklemler, kemik plakaları;
İşlem: Elektro-parlatma + anodik oksidasyon;
Etkisi: Biyouyumluluk standartları karşılar, oksit film empedansı tutma oranı ameliyattan 2 yıl sonra >%80.

 

(III) Kimya Endüstrisi Alanı

Bileşenler: Reaktör karıştırıcı kanatları, flanşları;
Proses: Kimyasal pasivasyon + PTFE kaplama;
Etkisi: Korozyon direnci iyileştirildi, yıllık korozyon oranı 0,1 mm'den az veya ona eşit.

 

Ruihang, dövme parçalar, borular, halkalar, çubuklar, levhalar ve diğer titanyum ürünleri dahil olmak üzere yüksek-kaliteli titanyum ve titanyum alaşımlı ürünlerin Ar-Ge, üretim ve satışı konusunda uzmanlaşmıştır. Daha fazla ayrıntı için lütfen bizimle E-posta yoluyla iletişime geçin:Sam.Rui@bjrh-titanium.com