Priprema titana i titanovih legura metalurški proces u prahu

Metalni titan i legure titana izrađene metalurgijom praha. Titan ima visoku kemijsku aktivnost i lako se kontaminira plinovima i materijalima iz posude. Stoga se visokokvalitetni titanski prah uglavnom proizvodi pomoću procesa centrifugalne atomizacije u prahu pod zaštitom vakuuma ili inertnog plina visoke čistoće. Proizvodi se općenito oblikuju bez veziva, a sirovina se mora sinterirati u vakuumu.

U kasnim 1940-ima prvi su put provedena istraživanja procesa prešanja i sinteriranja uz korištenje titanskog spužvastog praha kao sirovine. Međutim, performanse proizvoda proizvedenih ovim procesom još ne mogu zadovoljiti zahtjeve sektora zrakoplovstva. Uglavnom se koristi za proizvodnju otpornih na koroziju, filtraciju i druge dijelove potrebne za kemijsku industriju, laku industriju, metalurgiju, razvoj oceana i druge sektore. Prvi proizvod koji je dobio industrijsku primjenu bio je porozni filterski materijal od titana. Sredinom -1960 prošlog stoljeća počeo se razvijati postupak proizvodnje prethodno legiranog praha titana metodom rotirajuće elektrode i zgušnjavanjem vrućim izostatičkim prešanjem. Statička mehanička svojstva proizvoda dobivenih ovim postupkom jednaka su proizvodima taljenja, ali je značajno smanjen proces rezanja, poboljšana je iskoristivost materijala, a počeo se koristiti iu zrakoplovnoj industriji. Do kraja 1970-ih, primjena proizvoda metalurgije titanovog praha u otpornosti na koroziju i zrakoplovstvu brzo se razvila. Kina je počela provoditi istraživanja o procesima i proizvodima metalurgije titanovog praha ranih 1970-ih. Metalni ventili, rukavci, porozne cijevi i ploče od titana, materijali otporni na habanje od titan-titan-karbida i legure od titan-molibdena otporne na koroziju su svi industrijski proizvedeni. U kasnim 1970-ima provedeno je istraživanje centrifugalne atomizacije za proizvodnju visokokvalitetnog praha titanijske legure i tehnologije oblikovanja vrućim izostatičkim prešanjem.

1. Natrij redukcija spužva titan prah. Ova vrsta praha ima veliki učinak, nisku cijenu, dobru plastičnost praha i pogodna je za hladno oblikovanje. To je glavna sirovina za proizvodnju općenitih proizvoda otpornih na koroziju. Budući da sadrži visoku količinu natrijevih i kloridnih iona, može lako kontaminirati opremu tijekom sinteriranja i pogoršati učinkovitost zavarivanja materijala.

2. Elektrolitički titanski prah. Čistoća je veća nego kod spužvastog titanovog praha sa smanjenim sadržajem natrija, ali sposobnost oblikovanja elektrolitskog titanovog praha lošija je od spužvastog titanovog praha.

3. Hidrodehidrogenirani titanski prah. Titanov prah i prah njegove legure dobre kvalitete i fine veličine čestica mogu se dobiti postupkom hidrogenacije i dehidrogenacije; međutim, veličina serije je mala, a cijena je relativno visoka.

4. Centrifugalno atomizirani titanski prah. U 1960-ima, American Nuclear Metal Company prva je upotrijebila metodu elektrode s rotirajućim lukom za proizvodnju prethodno legiranog praha titana. Puder je sferičnog oblika. Ova vrsta praha legure ima visoku čistoću, jednoličan sastav, dobru fluidnost i gustoću punjenja od 65% teorijske vrijednosti. Ova vrsta praha prikladna je samo za vruće oblikovanje, a dijelovi složenih oblika mogu se izraditi vrućim izostatičkim prešanjem. U procesu izrade praška s rotirajućom elektrodom, budući da je jedna od elektroda volframova šipka, lako je proizvesti kontaminaciju volframom (sadržaj volframa u prahu doseže 400 ppm), što će smanjiti učinak materijala na zamor. Kako bi se eliminiralo onečišćenje volframom, razvijeni su različiti centrifugalni postupci raspršivanja u prahu kao što su rotirajuće elektrode, lončići s rotirajućim lukom i rotirajući diskovi s elektronskim snopom koji koriste elektronske snopove ili plazmu kao izvore topline. Ova vrsta praha glavna je sirovina za proizvodnju dijelova metalurgije titanovog praha u zrakoplovstvu.

1. Sinteriranje slobodnih ili niskotlačnih praškastih uzoraka. Poroznost sinteriranog tijela je 25-70%, a ovaj se postupak uglavnom koristi za proizvodnju proizvoda i materijala od poroznog titana.

2. Prešanje i sinteriranje. Prešanje se može izvesti mehanički ili izostatski. Tlak prešanja je između 2000 i 4000 kgf/cm2, a temperatura sinteriranja je između 1000 i 1400 stupnjeva. Relativna gustoća sinteriranog tijela može doseći 92-95%; ovaj se postupak koristi za proizvodnju dijelova otpornih na koroziju, općih strukturnih dijelova ili ingota za preradu.

3. Termoformiranje. Radi se o stvaranju tlaka u prahu ili polugama praha tijekom procesa zagrijavanja. Postupci toplinskog oblikovanja uglavnom uključuju vruće izostatičko prešanje, vakuumsko vruće prešanje, itd. Prah legure titana proizveden centrifugalnom atomizacijom formira se vrućim izostatičkim prešanjem. Gustoća proizvoda može biti blizu teorijske gustoće, a svojstva su ujednačena u svim smjerovima; visokoučinkoviti zrakoplovni konstrukcijski dijelovi uglavnom se proizvode vrućim izostatičkim prešanjem. .

4. Praškasto valjanje titanskog praha i praha. Ekstruzijom i kovanjem prirobaka, itd. Ovim procesima mogu se dobiti titanski praškasti materijali ili dijelovi visoke gustoće i dobrih performansi. Među njima, valjanje praha učinkovita je i ekonomična tehnologija obrade za proizvodnju poroznih ploča od titana i gustih ploča od titana.