Hoe kan smelten een hoge zuiverheid en uitstekende prestaties garanderen?

Titanium-nikkellegering is een kernmateriaal geworden in hoogwaardige- toepassingen zoals de lucht- en ruimtevaart en medische implantaten vanwege het vormgeheugeneffect, de superelasticiteit en de biocompatibiliteit. De prestaties zijn sterk afhankelijk van de nauwkeurige controle van het smeltproces, en elke introductie van onzuiverheden of segregatie van componenten kan leiden tot een plotselinge prestatievermindering. Analyseer vanuit het perspectief van het gehele proces de belangrijkste technische punten om een ​​hoge zuiverheid en uitstekende prestaties van legeringen te garanderen.

Controle van grondstoffen vóór het smelten is de eerste verdedigingslinie voor het garanderen van de zuiverheid. Sponstitanium met een zuiverheid groter dan of gelijk aan 99,8% en elektrolytische nikkelplaat met een zuiverheid groter dan of gelijk aan 99,9% moeten worden geselecteerd, en schadelijke onzuiverheden zoals ijzer, koolstof en zuurstof moeten worden verwijderd door middel van spectrale analyse (met een enkel elementgehalte van minder dan of gelijk aan 0,05%). Het voorbehandelingsproces van de grondstoffen kan niet worden genegeerd: titaniumgrondstoffen moeten gedurende 4 uur in een vacuümomgeving bij 400 graden worden gedroogd om geadsorbeerde waterstof te verwijderen, terwijl nikkelplaten moeten worden gereinigd met ultrasone watervrije ethanolreiniging om olievlekken en oxidefilms aan het oppervlak te verwijderen, waardoor de vorming van oxide-insluitsels tijdens het smelten wordt vermeden. Tegelijkertijd vereist de voorbereiding van verbruikbare elektroden het gebruik van isostatische perstechnologie, met een persdichtheid die boven 4,2 g/cm³ wordt gecontroleerd om onvolledige gasontsnapping als gevolg van loskomen van de elektroden tijdens het smelten te voorkomen.
 

Producten van titanium-nikkellegeringen

 

Staaf van titanium-nikkellegering

Plaat van titanium-nikkellegering

Draad van titanium-nikkellegering

Folie van titanium-nikkellegering

Deeltjes van titanium-nikkellegering

Bewerkte onderdelen van titanium-nikkellegering

Smeltapparatuur en milieucontrole vormen de belangrijkste ondersteuning. Vacuüm-verbruikbare boogsmeltovens worden veel gebruikt in de industrie. Vóór het smelten moet het ovenlichaam minstens drie keer worden gestofzuigd en gevuld met argongas, en de uiteindelijke vacuümgraad moet kleiner dan of gelijk zijn aan 1 × 10 ⁻ ³ Pa om actieve gassen zoals stikstofoxiden volledig uit de lucht te verwijderen. Argongas met hoge zuiverheid met een zuiverheid van groter dan of gelijk aan 99,999% wordt geselecteerd als het inerte gas in de oven en het moet een dehydratatiebehandeling met moleculaire zeef ondergaan (dauwpunt kleiner dan of gelijk aan -70 graden) om de introductie van waterstofelementen. Tijdens de montage van de elektroden moet ervoor worden gezorgd dat de coaxialiteitsafwijking kleiner is dan of gelijk is aan 0,5 mm om lokale oververbranding te voorkomen die wordt veroorzaakt door boogafwijkingen tijdens het smeltproces, wat resulteert in een ongelijkmatige samenstelling.

De parametercontrole van het smeltproces bepaalt direct de prestatie. Tijdens de boogaanmaakfase wordt een lage-spanningsstroom met langzame stijging toegepast, die geleidelijk toeneemt van 500 A naar 2000-3000 A, met een stabiele spanning van 10-15 kV, om een ​​soepele vorming van het gesmolten bad te garanderen en spatverliezen te verminderen. Tijdens het smeltproces is het noodzakelijk om de temperatuur van het gesmolten bad op 1600-1700 graden te houden en deze in realtime te bewaken via infraroodtemperatuurmeting om titaniumvervluchtiging veroorzaakt door hoge temperaturen (titaniumkookpunt 1668 graden) of elementsegregatie veroorzaakt door lage temperaturen te voorkomen. Om een ​​uniforme samenstelling te bereiken zijn 3-4 keer smelten nodig, met een wachttijd van 10 minuten na elk smelten, zodat de legeringselementen volledig kunnen diffunderen en de afwijking van het nikkelgehalte binnen ± 0,2% kan worden gecontroleerd - dit is de sleutel tot het waarborgen van het vormgeheugeneffect (de faseovergangstemperatuur verschuift met ongeveer 10 graden voor elke 0,1% afwijking in het nikkelgehalte).

Behandeling na het smelten en kwaliteitscontrole vormen de laatste controles. Legeringsblokken moeten in de oven worden gekoeld tot onder de 200 graden voordat ze uit de oven worden verwijderd om snelle afkoeling en het optreden van brosheid door martensitische transformatie te voorkomen. Onmiddellijk na het bakken wordt een oppervlaktepeelingbehandeling uitgevoerd om de 1-2 mm dikke oxidelaag en de titaniumdeficiënte laag te verwijderen. Vervolgens wordt het gehalte aan onzuiverheden aan het oppervlak gedetecteerd door röntgenfluorescentiespectroscopie om ervoor te zorgen dat zuurstof kleiner dan of gelijk is aan 0,15%, stikstof kleiner dan of gelijk aan 0,05% en waterstof kleiner dan of gelijk aan 0,005%. De interne kwaliteit wordt getest met behulp van ultrasoon testen (UT) en moet voldoen aan de Klasse A-normen, zonder poriën of insluitsels met een diameter groter dan of gelijk aan 0,5 mm.

Het smelten van een titanium-nikkellegering is een systematische techniek van "precieze controle van elke stap", van de zuivering van grondstoffen tot de optimalisatie van de smeltparameters en vervolgens tot het testen na- de behandeling. Elke schakel houdt rechtstreeks verband met zuiverheid en prestaties. Alleen door het strikt volgen van de logica van vacuümomgevingscontrole, multi-pass smelten en nauwkeurige parameterregeling kunnen betrouwbare toepassingen van legeringen worden bereikt in hoogwaardige velden.