Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Титан ұнтақ металлургиясы (П/М) материалдың жоғалуынсыз және күрделі бөлшектерді илеуге байланысты шығындарсыз, дайын пішінде немесе дайын пішінге жақын бөлшектер жасау мүмкіндігін ұсынады. Ұнтақтар қоспалы элементтік техникамен немесе алдын ала қорыту арқылы өндіріледі, содан кейін металл инъекциялық қалыптау, ыстық изостатикалық престеу, тікелей ұнтақтай дөңгелеу немесе лазерлік инженерлік желілік пішіндеу арқылы консолидацияланады.
Titanium powder metallurgy (P/M) offers the possibility of creating net shape or near net shape parts without the material loss and cost associated with having to machine intricate components from wrought billet. Powders can be produced by the blended elemental technique or by pre alloying and then consolidated by metal injection moulding, hot isostatic pressing, direct powder rolling or laser engineered net shaping.
Аралас элементтік техника (BE)
Титан өндірудің дәстүрлі әдісі – Кролл процесі, ол көміртегі бар TiO2 рудасын хлорлауды және алынған TiCl4-ті магниймен реакцияға түсіріп, титан губкасын өндіруді қамтиды. Бұл процестер 1040 °C-қа дейін жоғары температурада жүзеге асырылады. Губка бөлшектерінің мөлшері 45-тен 180 мкм-ға дейін, ал шамамен 150 мкм бөлшектер «губка ұсақ бөлшектері» деп аталады. Бұл ұсақ бөлшектердің пішіні дұрыссыз және губка тәрізді морфологиясы бар кеді. Содан кейін ұсақ бөлшектер қорытпа қоспаларымен араластырылады; 415 МПа-ға дейін салқындап ығыстырылып, жасыл құрамаға айналады, содан кейін 1260 °C-да вакуумде ыстап, 99,5% тығыз компонент алынады. Ыстық изостатикалық престеу (HIP) осы бөлшектердің тығыздығын одан әрі арттыра алады және құйма немесе соғылған бөлшектерге қарағанда компоненттерді экономикалық жағынан тиімді өндіруге мүмкіндік береді, бірақ материалдағы кеуектілік шаршау мен сыну қасиеттерін нашарлатады. BE тәсілі Toyota Altezza көліктеріне арналған клапандарды, гольф клубының басын және софтбол таяқшаларын өндіру үшін қолданылды. Соңғы уақытта гидридтелген ұнтақ пен 60:40 Al:V негізгі қорытпасын пайдаланып, 100% тығыздыққа жақын Ti 5 маркалы бөлшектерге қол жеткізілді. Механикалық қасиеттері құйма және соғылған өнімдермен салыстыруға болады. 0,320 г автомобильдік байланыс буынының құны 3 доллардан кем деп бағаланды.
The traditional technique of titanium production is via the Kroll process which involves chlorination of TiO2 ore in the presence of carbon and reacting the resulting TiCl4 with magnesium to produce titanium sponge. These processes take place at temperatures as high as 1040 °C. The sponge particle range in size from 45 to 180 μm, with particles ~150 μm termed 'sponge fines'. These fines are irregularly shaped and porous with a sponge like morphology. The fines are then blended with alloy additions; cold compacted into a green compact at up to 415 MPa then vacuum sintered at 1260 °C to produce a 99.5% dense component. Hot isostatic pressing (HIP) can further increase the density of these parts and produce components more economically than cast or wrought parts, but the porosity present in the material degrades fatigue and fracture properties. The BE approach has been used to produce valves for the Toyota Altezza, golf club heads and softball bats. More recently, close to 100% dense Ti Grade 5 parts has been achieved using a hydrided powder along with 60:40 Al:V master alloy. The mechanical properties compare well with those exhibited by cast and wrought products. A cost estimate of less than $3.00 for a 0.320 g automotive connection link has been made.
Алдын ала қорытылған ұнтақ өндірісі
Алдын ала қорытылған ұнтақтарды, мысалы 5-сыныпты өндірудің бірнеше техникасы бар. Гидрид-дегидрид процесінде, қатты қалдықтар, тікелей металл заготовкасы немесе кесілген айналымдар сияқты шикізат ластаушы заттарды жою үшін өңделеді, одан кейін сынғыш материал алу үшін гидрогендендіріледі, содан кейін 400°C температурада, 1 psi қысымда, Ti 5-сыныбы үшін әдетте 4 сағат бойы аргон атмосферасында вибрациялық шарлы диірменде ұнтақталады. Нәтижесінде алынған бөлшектер бұрышты пішіндес және 50 мен 300 мкм аралығында өлшемге ие. Ұнтақты дегидргендегеннен кейін салқындап ығыстыру, содан кейін вакуумдық ыстық престеу (бұл жағдайда дегидргендеу процесін вакуумдағы сутекті жою арқылы айналып өтуге болады) немесе HIP және соңғы вакуумдық қайта кристалдандыру, 125 ppm-нен төмен сутек мөлшері бар ұнтақтарды қамтамасыз етеді. Ластаушы заттардың болу мүмкіндігі осы ұнтақтарды авиацияның маңызды қолданыстарында пайдалануға жарамсыз етеді. Плазмалық айналмалы электрод процесінде (PREP), шикізат, мысалы Ti 5-сыныбы, газ плазмасымен доғаланып, айналатын бар тәрізді болады. Балқыған металл центрофугалық күшпен бардан лақтырылады, салқындатылып жиналады. Алынған ұнтақтар шар тәрізді, өлшемі 100 мен 300 мкм аралығында, жақсы тығыздық және ағыс сипаттамаларына ие, бұл ұнтақты HIP арқылы өндірілетін жоғары сапалы, дайын пішіндегі бұйымдарға, мысалы авиациялық бөлшектерге және жамбас енбегіндегі кеуекті жабындарға өте қолайлы етеді. Титан газын атомдастыру (TGA) процесінде титан сумен салқындатылған мыс тоғысында вакуумдық индукциялық балқытудан өтеді, металл құйылады және балқыған металл ағыны жоғары қысымды инерт газ ағынымен атомдастырылады. Алынған ұсақ тамшылар шар тәрізді және 50 мен 350 мкм аралығында өлшемге ие. TGA процесі коммерциялық таза (CP) титан, дәстүрлі альфа-бета және бета қорытпалары сияқты әртүрлі материалдарды өндіру үшін қолданылған. Плазмалық атомдастыру (PA) процесінде титан сымы 3 инерт газ плазмалық сорғысы арқылы шар тәрізді металл ұнтақтарын құру үшін атомдастырылады. PA процесінде алынған диаметрдің таралуы 0-200 мкм аралығында, ал алынған ұнтақтар өте таза болады. PA процесі титан (CP Ti, Ti 6Al 4V), ниобий, молибден, тантал және тағы да басқа жоғары температурада балқитын материалдарды өндіруге маманданған.
Several techniques exist to produce pre alloyed powder, such as Grade 5. In the hydride dehydride process feedstock such as solid scrap, billet or machined turnings are processed to remove contaminants, hydrogenated to produce brittle material then ground under argon in a vibratory ball mill, typically at 400 °C for 4 hours at a pressure of 1 psi for Ti Grade 5. The resulting particles are angular and measure between 50 and 300 μm. Cold compaction after dehydrogenation of the powder, followed by either vacuum hot pressing (in this case the dehydrogenation process can be bypassed as hydrogen is removed under vacuum) or HIP and a final vacuum anneal, produces powders with hydrogen below 125 ppm. The possible presence of contaminants makes these powders unsuitable for use in critical aircraft applications. In the plasma rotating electrode process (PREP), the feedstock, such as Ti Grade 5, is in the form of a rotating bar which is arced with gas plasma. The molten metal is centrifugally flung off the bar, cools down and is collected. The powders produced are spherical; between 100 and 300 μm is size, with good packing and flow characteristics, making the powder ideal for high quality, near net shapes produced by HIP, such as aviation parts and porous coatings on hip prostheses. In the titanium gas atomisation (TGA) process, titanium is vacuum induction skull melted in a water cooled copper crucible, the metal tapped and the molten metal stream atomized with a stream of high pressure inert gas. The tiny droplets are spherical and measure between 50 and 350 μm. The TGA process has been used to produce a wide variety of materials such as commercially pure (CP) titanium, conventional alpha beta and beta alloys. In plasma atomization (PA) process, a titanium wire is atomized by 3 inert gas plasma jets to form spherical metal powders. The distribution of diameter obtained in the PA process ranges between 0–200 μm and the powders obtained is very pure. The PA process specializes in the production of high temperature melting material as titanium (CP Ti, Ti 6Al 4V), niobium, molybdenum, tantalum and many more.