Van microporeuze spons tot dicht rooster: 'metallurgische recombinatie' van gedeconstrueerde titaniumplaten en -staven en een hoogwaardige- technische lay-out
In de materiaalpiramide van de moderne industrie staat titanium (titanium) bekend als ‘ruimtemetaal’ en ‘oceaanmetaal’ vanwege zijn ongeëvenaarde specifieke sterkte en extreme corrosieweerstand. Op het gebied van de metallurgie ligt het meest fascinerende aan titanium echter in zijn vroegere en huidige leven: het ene uiteinde is de titaniumspons, die de vorm heeft van slak, een losse structuur heeft en heel gemakkelijk kan oxideren en exploderen bij hoge temperaturen; Aan de andere kant bevinden zich-precieze titaniumplaten en -staven met dichte interne roosters en koude zilverachtige oppervlakken.
De evolutie van "gatenspons" naar "groot land zwaar wapen" is niet alleen een symfonie van temperatuur en druk, maar ook een extreem proces voor moderne metallurgische technologie om de metaalmicrostructuur (Microstructuur) en korreloriëntatie nauwkeurig te controleren.
I. Metallurgische reorganisatie: de "vier kernevolutiestadia" van de transformatie van sponstitanium in platen en staven
In de toeleveringsketen op internationaal niveau, vanaf de vorming van de titaniumspons tot het uiteindelijke materiaal (titaniumplaat, titaniumstaaf), moet de volgende harde- gesloten productiecyclus worden ervaren:
1. Ingotsmetallurgie: "roostergeboorte" onder vacuüm
Sponstitanium kan niet direct worden verwerkt. Allereerst moet de titaniumspons nauwkeurig worden geproportioneerd met aluminium, vanadium, molybdeen, tin en andere legeringselementen, en door hoge druk in elektrodeblokken worden gedrukt. Dubbele-beslissing voor het smelten (VAR vs. EB): Om insluitsels met lage-dichtheid (LDI) en hoge-dichtheidsinsluitsels (HDI) te elimineren, moeten titaniumstaven van hoge-kwaliteit of halfgeleider-kwaliteit 2 tot 3 keer worden hersmelt met een vacuümverbruikbare elektrische boogoven (VAR). Voor de knuppel van ultra-brede titaniumplaten geeft de moderne industrie de voorkeur aan het smelten van een elektronstraalgekoelde bedoven (EBCHM), waarmee grote platte blokken kunnen worden gegoten zonder segregatie in één keer.
2. Vertanding De nieuw gegoten titaniumstaven zijn gevuld met kolomvormige korrels en het materiaal is stijf en bros met ernstige anisotropie.
De kracht van een grote smeedverhouding: het is noodzakelijk om door duizenden tonnen hydraulische persen te gaan om herhaalde verlengingen en pijlers in meerdere richtingen uit te voeren in het bètafasegebied of + twee-fasegebied. De essentie van dit proces is om de korrels volledig te breken door middel van dynamische herkristallisatie (dynamische herkristallisatie) om fijne, uniforme Equiaxed Grains (Equiaxed Grains) te reduceren, wat de hoeksteen is van de hoge vermoeiingslevensduur van titaniumstaven.
3. Shunt-evolutie: "Thermo-mechanische vervormingswaterscheiding" tussen titaniumplaat en titaniumstaaf
Na knuppels van hoge- kwaliteit (Billet/Slab), zijn titaniumplaten en titaniumstaven naar een compleet andere productielijn gegaan:
Titaniumstaven (afwerkingswalsen en roterend smeden): De knuppel wordt in meerdere passages continu gerold, getrokken of roterend gesmeed. Ingenieurs moeten de afwerkingstemperatuur strikt controleren om de textuurcontrole van de titaniumstaaf te regelen om ervoor te zorgen dat de treksterkte en vloeigrens perfect op elkaar zijn afgestemd.
Titaniumplaat (Cross Rolling vs. warmwalsen/koudwalsen): Om de anisotropie van het metaal tijdens walsen in één- richting te elimineren, gebruikt de hoogwaardige titaniumplaat- het Cross Rolling (Cross Rolling)-proces (dat wil zeggen, 90 graden roteren na longitudinaal walsen en opnieuw walsen). Door de neerwaartse-drukverhouding bij warm- en koudwalsen nauwkeurig te regelen, wordt de uniformiteit van de kracht op de plaat in elke richting gegarandeerd.
4. Vacuümgloeien en afwerken De uiteindelijke titaniumplaten en -staven moeten worden uitgegloeid in een hoogvacuümoven om interne restspanningen te elimineren en waterstofbrosheid te voorkomen. Het oppervlak wordt gebeitst, centerloos geslepen (voor titanium staven) of gepolijst om een perfecte oppervlaktestaat te verkrijgen voor de uiteindelijke levering.
II. Grensoverschrijdende-kaart: ontcijfering van het scherpe-blauwe oceaanpad dat wordt bestuurd door titaniumplaten en staven
Naast de bekende -bekende rompframes van burgerluchtvaartvliegtuigen en chemische warmtewisselaars, domineren titaniummaterialen van hoge- kwaliteit de volgende hieronder genoemde hoge- premiumgebieden:
1. Halfgeleiderchips: titaniumplaten van ultra-hoge-zuiverheid-elektronische-sputterdoelplaten
Bij de vervaardiging van halfgeleiderwafels worden metalen barrières en waferpoorten van chips op micron-schaal gevormd door PVD-sputterafzetting. Dit vereist dat de zuiverheid van het titaniumdoel dat als verdampingsbron wordt gebruikt boven de 99,999% (5N) moet liggen. Titaniumplaten met ultra-hoge-zuiverheid, gevormd door vacuümsmelten en super-kruiswalsen met grote vervormingen- hebben gewoonlijk een microscopische korrelgrootte van minder dan 50 µm en een hoge mate van consistente kristaloriëntatie, die rechtstreeks de dikte-uniformiteit van de film tijdens het sputteren bepaalt.
2. Biomedisch: medische titanium staaf-Implanteerbare orthopedische gewrichts- en wervelkolomnagels (orthopedische implantaten)
Bij de reparatie van menselijk bot is de selectie van Ti-6Al-4V ELI (ultra-low gap element) titaniumstaven die voldoen aan de ASTM F136-norm de internationale mainstream. Het zuurstofgehalte van deze titanium staaf wordt strikt gecontroleerd binnen een bereik van minder dan of gelijk aan 0. 13%. Fijnkorrelige, zeer zuivere medische titaniumstaven zijn met CNC-precisie bewerkt om menselijke botnagels en kunstmatige gewrichten te worden, die extreme weerstand tegen vermoeidheid bieden en tegelijkertijd een perfecte biocompatibiliteit en geen cytotoxiciteit garanderen.
3. Commercieel: smeedstukken van titanium staafmatrijzen-nieuwe schijfcomponenten voor raketmotoren
Met de ontwikkeling van herbruikbare raketten moeten motorturbopompen en kernschijven (schijven) bestand zijn tegen enorme dynamische belastingen van extreme kou (vloeibare waterstof/vloeibare zuurstof) tot gematigde temperaturen. De schijf die is gesmeed uit hoogwaardige titaniumstaven via het hete matrijssmeedproces heeft een extreem hoge breuktaaiheid (Fracture Toughness) en is het 'staal en ijzeren bot' dat het veilige herstel van raketten ondersteunt.
