1,Pemprosesan utama: daripada bijih kepada bilet boleh diproses
Ini adalah pautan paling mahal dalam keseluruhan rantaian industri titanium.
Pengeluaran titanium span (terutama kaedah Kroll):
Menukar bijih titanium (rutil atau ilmenit) kepada titanium span (titanium tulen berliang).
Proses: Bijih titanium → Pengklorinan kepada titanium tetraklorida (TiCl ₄) → Pengurangan haba magnesium (kaedah Kroll) → Penyulingan vakum → Sponge titanium.
Ciri-ciri: Proses yang kompleks, penggunaan tenaga yang besar, dan pengeluaran terputus-putus adalah salah satu sebab asas untuk harga aloi titanium yang tinggi. Kaedah elektrolisis yang muncul, seperti proses FFC Cambridge, bertujuan untuk mengurangkan penggunaan tenaga dan kos, tetapi masih belum dikomersialkan secara besar-besaran.
2). mencairkan:
Cairkan titanium span, unsur aloi, dan kembalikan bahan ke dalam jongkong tersusun seragam di bawah perlindungan vakum atau gas lengai (argon).
Teknologi utama:
Pencairan arka boleh guna vakum (VAR): kaedah paling arus perdana. Elektrod dileburkan melalui arka dalam ruang vakum dan dijatuhkan ke dalam mangkuk pijar kuprum yang disejukkan dengan air-untuk memejal. Untuk memastikan ketulenan dan keseragaman, dua atau tiga proses lebur biasanya dijalankan.
Peleburan relau katil sejuk (CHM): termasuk relau katil sejuk pancaran elektron (EBCHM) dan relau katil sejuk arka plasma (PACHM). Ia boleh membuang kekotoran berketumpatan tinggi/rendah{1}} dengan berkesan dan biasanya digunakan dalam penyediaan-jongkong titanium gred penerbangan tinggi dan bilet titanium.
2,Membentuk pembuatan: membentuk kosong menjadi bentuk yang diingini
Ini adalah pautan teras yang mencerminkan kesukaran pemprosesan aloi titanium.
A. Pembentukan Plastik
Penempaan konvensional:Selepas dipanaskan dalam relau udara, ia dibentuk menggunakan tukul tempa atau penekan. Mudah untuk menjana lapisan oksida permukaan (lapisan embrittlement alpha), yang perlu dikeluarkan kemudian.
Penempaan acuan isoterma/panas:teknologi utama untuk penempaan ketepatan aloi titanium. Panaskan acuan pada suhu yang serupa dengan bilet (biasanya 800-1000 darjah C) dan bentukkannya di bawah tekanan perlahan. Ini sangat mengurangkan rintangan ubah bentuk, penurunan suhu dan tindak balas permukaan, membolehkan pengeluaran penempaan bentuk bersih hampir dengan bentuk kompleks, ketepatan tinggi dan pengedaran garisan yang munasabah. Walau bagaimanapun, kos dan penggunaan tenaga acuan (biasanya diperbuat daripada superaloi berasaskan nikel atau aloi berasaskan molibdenum) adalah sangat tinggi.
bergolek:Pengeluaran plat, jalur, bar, dan paip. Penggulungan panas dilakukan dalam suasana pelindung atau salutan untuk mengelakkan pengoksidaan; Gulungan sejuk memerlukan penyepuhlindapan perantaraan untuk menghapuskan pengerasan kerja.
Memicit:Digunakan untuk menghasilkan profil dan paip. Selepas memanaskan bilet, ia diekstrusi melalui acuan di bawah tekanan tinggi. Pelincir kaca dan salutan pelindung diperlukan untuk mengelakkan acuan melekat dan pengoksidaan.
Pembentukan Superplastik (SPF):Dengan menggunakan superplastisitas (pemanjangan yang sangat tinggi) aloi titanium pada suhu/kadar tertentu dan menggabungkannya dengan tekanan udara agar sesuai dengan acuan seperti kaca tiupan, komponen berdinding nipis yang kompleks-boleh dibentuk sekali gus. Selalunya digabungkan dengan ikatan resapan (DB) untuk membentuk teknologi SPF/DB, digunakan untuk menghasilkan-struktur berongga berbilang lapisan untuk aplikasi aeroangkasa.
B. Pemutus
Pemutus ketepatan vakum: terutamanya dijalankan dalam relau pemeluwapan arka boleh guna vakum. Elektrod cair dalam arka di bawah vakum dan mengalir ke dalam kulit acuan seramik. Disebabkan tindak balas antara titanium dan hampir semua bahan acuan, bahan refraktori khas (seperti lapisan permukaan yttrium oksida) mesti digunakan.
Aplikasi: Sesuai untuk menghasilkan komponen struktur statik dengan bentuk yang sangat kompleks yang tidak memerlukan pemesinan yang meluas, seperti selongsong enjin, badan pam dan kepala bola golf{0}}tinggi.
C. Pembuatan Aditif (Percetakan 3D) - Teknologi Revolusi
Secara langsung menggunakan serbuk aloi titanium atau bahan dawai lapisan demi lapisan untuk mengeluarkan bahagian pepejal amat sesuai untuk struktur kompleks, reka bentuk ringan dan penyesuaian kelompok kecil.
Teknologi utama:
Laser Selective Melting (SLM)/Laser Powder Bed Melting (LPBF): Dalam ruang suasana lengai, serbuk aloi titanium di atas serbuk dicairkan titik demi titik menggunakan laser halus. Ketepatan tinggi dan kualiti permukaan yang baik.
Peleburan Rasuk Elektron (EBM): Serbuk lebur dengan rasuk elektron dalam persekitaran vakum. Kelajuan pembentukan adalah pantas, tegasan haba adalah rendah, dan prestasi bahagian adalah hampir dengan penempaan, tetapi permukaannya agak kasar.
Kelebihan: Kadar penggunaan bahan adalah sangat tinggi (hampir 100%), mencapai struktur pengoptimuman topologi seperti kekisi yang sangat kompleks, sarang lebah dan saluran penyejukan berongga bersepadu. Ia tidak boleh digantikan dalam bidang aeroangkasa (perancah ringan, bilah dengan saluran penyejukan) dan perubatan (implan tulang berliang tersuai).
3,Pemprosesan dan pengendalian seterusnya
1) Pemesinan:
Aloi titanium adalah bahan tipikal yang sukar untuk dimesin kerana kekonduksian terma yang lemah (haba terkumpul pada alat), pertalian kimia yang tinggi (mudah bertindak balas dengan bahan alat), dan modulus elastik yang rendah (mudah menyebabkan alat dan getaran).
Tindakan balas: Gunakan alatan mesin ketegaran tinggi, aloi keras bersalut khas atau alat pemotong PCD, kelajuan pemotongan rendah, kadar suapan besar,-tekanan tinggi dan cecair pemotong aliran tinggi untuk penyejukan yang mencukupi.
Rawatan haba:
Penyepuhlindapan: menghilangkan tekanan dalaman, menstabilkan struktur, dan meningkatkan keplastikan. Ia adalah rawatan haba yang paling biasa digunakan.
Rawatan+penuaan penyelesaian: digunakan untuk + dua-aloi titanium fasa (seperti Ti-6Al-4V), untuk mendapatkan pengukuhan serakan dan meningkatkan kekuatan melalui pelindapkejutan dan penuaan suhu rendah.
Rawatan Permukaan
Pembersihan: Letupan pasir dan pencucian asid (biasa menggunakan HF-HNO ∝ asid campuran) untuk membuang skala oksida dan lapisan pencemaran.
Pengukuhan/fungsi: Pengoksidaan arka mikro (MAO) menjana salutan seramik untuk meningkatkan rintangan haus dan kakisan; Nitriding/nitriding meningkatkan kekerasan permukaan; Mewarna anodisasi dan meningkatkan rintangan kakisan; Penyemburan haba (seperti penyemburan WC Co) meningkatkan rintangan haus.
Teknologi sambungan:
Kimpalan: Ia perlu dijalankan di bawah-ketulenan tinggi gas argon atau perlindungan vakum. Kaedah biasa termasuk kimpalan gas lengai tungsten (GTAW/TIG), kimpalan rasuk elektron (EBW), dan kimpalan laser (LBW). Pembersihan yang ketat diperlukan sebelum mengimpal.
Ikatan resapan (DB): Menyambungkan atom permukaan sentuhan melalui resapan bersama di bawah suhu dan tekanan tinggi, digunakan untuk pembuatan komponen SPF/DB.
