I. Aloi titanium digunakan secara meluas dalam bidang aeroangkasa, perubatan dan lain-lain kerana kekuatan khusus yang tinggi dan rintangan kakisan. Walau bagaimanapun, kereaktifan kimianya yang tinggi menyebabkan mereka terdedah kepada tindak balas dengan oksigen dan nitrogen semasa pemanasan suhu tinggi-untuk membentuk lapisan oksida rapuh, yang membawa kepada penurunan keplastikan bahan dan peningkatan elaun pemesinan. Mencapai pengoksidaan minimum atau tiada semasa proses pemanasan bilet penempaan aloi titanium telah menjadi cabaran teknikal utama untuk meningkatkan penggunaan bahan dan mengurangkan kos pengeluaran. Kami meneroka kaedah untuk mengawal pengoksidaan permukaan penempaan aloi titanium melalui penyelidikan eksperimen yang sistematik.
II. Bahan dan Kaedah Eksperimen BT3-1 bilet tersemperit aloi titanium telah dipilih sebagai objek penyelidikan utama, dengan perbandingan serentak perubahan prestasi BT20, OT4-1 plat aloi dan tiub aloi PT7M. Semua sampel digilap secara mekanikal dan kemudian dipanaskan dalam relau elektrik hingga 950 darjah -980 darjah (berhampiran dengan suhu transformasi alotropik aloi titanium), dengan masa penahanan dikawal dalam masa 1 jam. Pembolehubah eksperimen termasuk: rawatan pra-pengoksidaan, salutan pelindung enamel kaca, jenis sederhana pemanasan (relau elektrik biasa/lapisan pseudo-pencairan bahan longgar), dan kaedah rawatan permukaan selepas penempaan (letupan pasir).
III. Teknologi Utama untuk Kawalan Pengoksidaan Permukaan
1. Proses Rawatan Pra-pengoksidaan:
Percubaan menunjukkan bahawa permukaan bilet yang tidak dirawat mempamerkan-lapisan oksida berskala ikan, manakala kelicinan permukaan bilet pra{1}}diperbaiki dengan ketara. Rawatan pra-pengoksidaan, dengan membentuk filem oksida yang seragam dan padat pada permukaan bilet, dengan berkesan menghalang pengoksidaan dalam semasa pemanasan berikutnya. Tambahan pula, lekatan salutan enamel kaca pada permukaan bilet pra-teroksida dikurangkan, menjadikan penyingkiran seterusnya lebih 30% lebih mudah dan meningkatkan kecekapan pengeluaran dengan ketara.
2. Teknologi Salutan Pelindung Enamel Kaca:
Sapukan salutan enamel kaca di atas rawatan pra-pengoksidaan boleh mengurangkan lagi kadar pengoksidaan semasa pemanasan. Salutan ini mengurangkan sentuhan antara bilet dan gas pengoksida melalui pengasingan fizikal. Data eksperimen menunjukkan bahawa perlindungan salutan boleh mengurangkan ketebalan lapisan oksida pada permukaan bilet sebanyak 50%–70%. Terutamanya, kesan sinergistik salutan dan lapisan pra-pengoksidaan boleh meningkatkan keplastikan permukaan bilet, meningkatkan pemanjangan sampel palsu sebanyak 15%–20%.
3. Teknologi pengoptimuman sederhana pemanasan:
(1) Kawalan pemanasan relau elektrik biasa: Apabila memanaskan dalam relau elektrik konvensional, suhu dikawal ketat di atas suhu transformasi alotropik dan masa penahanan adalah Kurang daripada atau sama dengan 1 jam untuk mengelakkan penyerapan gas yang jelas pada permukaan. Lapisan oksida yang terbentuk boleh dikeluarkan dengan berkesan dengan letupan pasir, dan kadar kehilangan bahan dikawal dalam 5%. (2) Teknologi pemanasan lapisan pencairan pseudo-bahan longgar: Teknologi ini memanaskan bilet dengan menanamnya dalam lapisan-pencairan pseudo yang terdiri daripada media berbutir (seperti serbuk alumina), dan menggunakan gerakan relatif sengit antara zarah media untuk meningkatkan pertukaran haba. Eksperimen menunjukkan bahawa kecekapan pemindahan habanya adalah 1.5 pesanan magnitud lebih tinggi daripada relau perolakan paksa, menghampiri paras relau garam cair. Teknologi ini boleh mencapai pemanasan bilet yang cepat dan seragam, memendekkan masa pemanasan sebanyak 40% hingga 60%, dan pada masa yang sama dengan ketara mengurangkan kecenderungan pengoksidaan melalui kesan pengasingan medium, mengurangkan ketebalan lapisan oksida permukaan lebih daripada 80%.
Kes Aplikasi: Kami menggunakan pengukuhan serakan Y₂O₃ + salutan resapan terma pada cakera turbin aloi titanium-niobium, yang meningkatkan kekuatan rayapan pada 650 darjah sebanyak 35% dan mengurangkan kadar rayapan kepada 1×10⁻⁸/s.
IV. Pengoptimuman Proses Rawatan Permukaan:
Peletupan pasir selepas penempaan cetakan adalah langkah utama dalam meningkatkan prestasi penempaan. Letupan pasir konvensional boleh mengeluarkan lapisan oksida permukaan dan lapisan penyerap gas-, mengurangkan nilai Ra kekasaran permukaan kepada di bawah 3.2μm, sambil meningkatkan keplastikan melalui pengukuhan permukaan secara serentak. Untuk kosong dengan salutan enamel kaca, tekanan letupan pasir mesti dikawal dalam julat 0.3–0.5MPa untuk mengelakkan kerosakan yang berlebihan pada bahan asas.
V. Kesimpulan:
1. Aplikasi sinergistik rawatan pra-dan salutan enamel kaca boleh membina sistem perlindungan dwi-lapisan "kawalan pengoksidaan aktif + perlindungan pengasingan pasif", meningkatkan kualiti permukaan penempaan aloi titanium dengan ketara.
2. Teknologi pemanasan lapisan pseudo{1}}pencairan bahan longgar mencapai matlamat dwi pemanasan dan kawalan pengoksidaan yang cekap dengan mengoptimumkan mekanisme pemindahan haba, menjadikannya sangat sesuai untuk pengeluaran besar-besaran penempaan-berbentuk kompleks.
3. Kawalan tepat parameter proses (suhu, masa, tekanan letupan pasir, dll.) adalah penting untuk memastikan prestasi menyeluruh penempaan aloi titanium; spesifikasi proses piawai perlu diwujudkan mengikut gred aloi tertentu.
Mengawal pengoksidaan permukaan penempaan aloi titanium pada asasnya ialah projek kejuruteraan sistem yang komprehensif yang menyepadukan "proses, persekitaran dan pasca-rawatan."
Dengan sokongan industri tempatan di Baoji, penempaan vakum + perlindungan gas lengai + penjerukan dan pempasifan telah menjadi penyelesaian arus perdana, manakala-salutan suhu tinggi dan kawalan digital memacunya ke arah matlamat "pengoksidaan sifar."
Untuk medan-tinggi seperti aeroangkasa dan kuasa nuklear, penempaan vakum + salutan PVD ialah laluan utama untuk mencapai "perkhidmatan-pengoksidaan sifar gred."
