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鈦合金產品加工所需的幾道工藝

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-9-6 14:34:30

鈦合金抗蝕性能優異,密度小,疲勞強度和抗裂紋擴展能力好,在航空、航天、汽車、造船、能源等行業具有廣泛的應用前景。鈦的冶煉提取技術:鈉還原法和鎂還原法是生產海綿鈦的主要方法,另外有美國的改進型克勞爾法、阿姆斯特朗法、SRI法等,還有導電體介入還原法、Hunter法、Armstrong法等。

鈦合金熔煉技術。發展了冷床爐熔煉技術,包括電子束冷床爐和等離子冷床爐技術。目前,冷床爐熔煉已達到商業化水平,可熔煉重達25噸的鑄錠。能生產無偏析、無夾雜的優質鈦及鈦合金鑄錠,滿足航空轉動部件對高性能鈦材的需求;能生產扁錠、空心錠,簡化鈦板和大鈦管的后續加工,并可大量回收殘鈦,但存在成本高、操作復雜等問題。電子束和等離子冷床熔煉工藝在美國、日本等工業發達國家得到了快速發展,電子束已成功應用于純鈦和TC4合金的熔煉,等離子束是熔煉復雜成分鈦合金的最有效手段。俄羅斯發展了一種類似于冷床爐的熔煉技術,即“凝殼—自耗電極熔煉”。此外,冷坩堝熔煉技術近來也有較大發展,與離心澆鑄工藝結合用于鈦鑄件精密鑄造,目前正在制造第二代冷坩堝熔煉爐。第二代冷坩堝爐可大大提高熔化能力,縮短熔煉時間,實現完全懸浮熔煉,消除金屬凝殼。我國已將研究感應凝殼熔煉技術列入重點研究項目,在鈦合金的熔煉技術方面也取得了很大的發展。2008年,我國共生產鈦錠3.4萬噸,鈦加工材2.4萬噸;凈出口海綿鈦4450噸;凈出口鈦加工材4083噸,成為海綿鈦和鈦加工材的凈出口國。

鈦合金等溫鍛造技術。鈦合金等溫鍛造技術是一項新工藝,結合熱機械處理能獲得綜合力學性能最優化的鈦合金等溫鍛件,但在模具材料、模具制造和模具加熱裝置等方面的成本投入比常規鍛造方法高,大多用于制造飛機的零部件。鈦合金的熱處理。對鈦合金進行固溶淬火和時效強化處理,能獲優異工藝性能和使用性能,達到提高產品質量、延長使用壽命、提高經濟效益的目的。目前,各國紛紛尋求新的熱處理方法,以滿足鈦合金工程提出的新要求。www.yukain.com.cn研制開發了一種陶瓷相轉變處理技術—CCT技術,通過熱處理,在γ—TiA1合金表面形成氧化鋁和二氧化鈦的陶瓷相復合層。用該技術制造的γ—TiA1合金發動機閥,可將剪切抗力提高100倍。利用該技術,可以在TiNi形狀記憶合金表面形成TiO2陶瓷相復合層。特種熱處理工藝是國防工業系統關鍵制造技術之一。美國為加速其航天飛機的發展,由5家公司組成聯合體共同開發針對5種新材料的成形及熱處理工藝,即高溫Ti-Al化合物,C/C及陶瓷基復合材料,高蠕變強度材料及高導熱材料。

精密鑄造技術。失蠟法鑄造現稱熔模精密鑄造,是一種少切削或無切削的鑄造工藝,應用廣泛,適用于各種類型、各種合金的鑄造,生產出的鑄件尺寸精度、表面質量比其他鑄造方法要高,復雜、耐高溫、不易加工的鑄件均可用熔模精密鑄造。近年來,鈦的鑄造技術主要發展了冷坩堝+離子澆鑄技術、真空吸鑄技術和真空壓鑄技術。鈦合金熔模精密鑄造典型工藝有石墨熔模型殼,金屬鎢面層陶瓷型殼,氧化物陶瓷型殼。鈦合金材料生產成本高,機械加工、鍛造、焊接等比較困難,采用精密鑄造技術,可以提高鈦合金材料的利用率,降低生產成本。通常金屬鑄件的力學性能低于鍛件性能,但鈦精密鑄件的使用性能大體與鈦鍛件相近,精密鑄造成為降低成本、優化性能的最佳選擇。凝殼爐的應用和熔模精密鑄造與金屬造型、陶瓷造型工藝的發展為許多大型復雜的薄壁鈦鑄件縮短生產時間、降低成本展現了一定的空間。目前,高性能的鈦合金大型整體精鑄件,大多數都是采用金屬面層陶瓷型殼或氧化物面層陶瓷型殼澆注的。大型薄壁精密鑄造技術使鈦鑄件性能接近鈦鍛件,而成本較鈦鍛件降低約50%。

鈦合金冷成型及加工技術。生產技術方面,克勞爾法仍是生產海綿鈦的主導工藝,電子束冷床爐熔煉技術已在鈦鑄錠制備上達到了商業化應用,大型鍛件和精密鍛造技術在不斷發展,激光成型等近凈成型技術在不斷得到應用。一些常規加工技術如鍛造、軋制等已完全實現了計算機自動控制。人工神經網絡模型在鈦合金中的應用解決了一些實際問題。降低鈦合金加工制造成本的另一個方向是開發可冷變形的β鈦合金。鈦合金特種加工技術有激光加工技術、電子束加工技術、離子束及等離子體加工技術、電加工技術等。鈦合金固態自由成型技術包括電子束熔化成型、激光熔化成型技術、等離子變弧成型(PTA)、激光精密金屬沉積。

鈦合金表面處理技術。從以熱滲擴、電鍍、真空鍍膜等為代表的傳統表面強化、耐磨處理技術,發展到現階段以等離子滲、離子束、電子束、激光束的應用為標志的現代表面處理技術,如表面氮化(氣體氮化、等離子氮化)、表面滲元素合金化、激光熔覆等。目前,及鈦合金表面強化技術正朝著多種表面技術綜合應用以及多層復合膜層的研究制備方向發展。

鈦合金焊接技術。大多數鈦合金可以使用氧乙炔焊的方法進行焊接,所有的鈦合金均可使用固態焊接法進行焊接(如TIG、MIG、等離子弧焊、激光焊、電子束焊和電阻焊等)。從近幾年國內外對鈦及鈦合金焊接方法的研究和焊接效果來看,TIG焊和激光焊的焊接質量最好。激光焊接技術具有功率密度高、熱影響區小、焊件殘余應力和變形小、焊接速度高、可焊接難焊材料(陶瓷、有機玻璃)等優點,有很好的應用前景。鈦及鈦合金焊接技術的發展方向是便于操作、焊接過程自動化、智能化,從而提高焊接生產率、焊接質量穩定性以及節約能源,有利于環境保護等。

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