Як плавка може забезпечити високу чистоту та чудову продуктивність?

Завдяки ефекту пам’яті форми, надпружності та біосумісності титано-нікелевий сплав став основним матеріалом у -галузях високого рівня, як-от аерокосмічні та медичні імплантати. Його продуктивність сильно залежить від точного контролю процесу плавлення, і будь-яке введення домішок або виділення компонентів може призвести до раптового зниження продуктивності. З точки зору всієї операції процесу, проаналізуйте ключові технічні моменти, щоб забезпечити високу чистоту та відмінні характеристики сплавів.

Контроль сировини перед плавленням є першою лінією захисту для забезпечення чистоти. Необхідно вибрати губчастий титан із чистотою більше або дорівнює 99,8% і електролітичну нікелеву пластину з чистотою більше або дорівнює 99,9%, а шкідливі домішки, такі як залізо, вуглець і кисень, мають бути видалені за допомогою спектрального аналізу (з вмістом одного елемента менше або дорівнює 0,05%). Не можна ігнорувати процес попередньої обробки сировини: титанову сировину потрібно висушити у вакуумі при температурі 400 градусів протягом 4 годин, щоб видалити адсорбований водень, тоді як нікелеві пластини потрібно очистити ультразвуковим очищенням безводним етанолом, щоб усунути поверхневі масляні плями та оксидні плівки, уникаючи утворення оксидних включень під час плавлення. У той же час підготовка витратних електродів вимагає використання технології ізостатичного пресування з контрольованою щільністю пресування понад 4,2 г/см³, щоб запобігти неповному виходу газу через ослаблення електрода під час плавлення.
 

Вироби зі сплаву титан-нікель

 

Стрижень зі сплаву титан-нікель

Пластина зі сплаву титан-нікель

Дріт зі сплаву титан-нікель

Фольга зі сплаву титан-нікель

Частинки титанонікелевого сплаву

Оброблені деталі зі сплаву титану і нікелю

Плавильне обладнання та екологічний контроль є основною підтримкою. У промисловості широко використовуються вакуумні електродугові плавильні печі. Перед плавленням корпус печі потрібно вакуумувати та заповнювати газоподібним аргоном принаймні три рази, а кінцевий ступінь вакууму має досягати Менше або дорівнює 1 × 10 ⁻ ³ Па, щоб повністю вивести з повітря активні гази, такі як оксиди азоту. Газоподібний аргон високої чистоти з чистотою більше або дорівнює 99,999% вибирається в якості інертного газу в печі, і він повинен пройти дегідратацію на молекулярному ситі (точка роси менше або дорівнює -70 градусів), щоб уникнути введення водневих елементів. Під час складання електрода необхідно переконатися, що відхилення коаксіальності менше або дорівнює 0,5 мм, щоб запобігти локальному перегоранню, викликаному відхиленням дуги під час процесу плавлення, що призводить до нерівномірного складу.

Контроль параметрів процесу плавки безпосередньо визначає продуктивність. Під час стадії запалювання дуги використовується режим низької-напруги з повільним зростанням струму, який поступово збільшується від 500 A до 2000-3000 A, зі стабільною напругою 10-15 кВ, щоб забезпечити безперебійне утворення купи розплаву та зменшити втрати від бризок. Під час процесу плавлення необхідно підтримувати температуру басейну розплаву на рівні 1600-1700 градусів і контролювати її в режимі реального часу за допомогою інфрачервоного вимірювання температури, щоб уникнути випаровування титану, викликаного високою температурою (температура кипіння титану 1668 градусів), або сегрегації елементів, викликаної низькою температурою. Для досягнення однорідного складу необхідно 3-4 оберти плавлення з 10-хвилинною витримкою після кожного плавлення, щоб дати можливість елементам сплаву повністю дифундувати та контролювати відхилення вмісту нікелю в межах ± 0,2% - це ключ до забезпечення ефекту пам'яті форми (температура фазового переходу зміщується приблизно на 10 градусів на кожні 0,1% відхилення вмісту нікелю).

Обробка після плавлення та перевірка якості є остаточними перевірками. Злитки сплаву необхідно охолодити в печі до температури нижче 200 градусів, перш ніж їх витягти з печі, щоб уникнути швидкого охолодження та появи крихкості мартенситного перетворення. Одразу після запікання виконується обробка поверхні для видалення шару оксиду товщиною 1-2 мм і шару з дефіцитом титану. Потім вміст поверхневих домішок визначається за допомогою рентгенівської флуоресцентної спектроскопії, щоб переконатися, що вміст кисню становить менше або дорівнює 0,15%, азоту становить менше або дорівнює 0,05%, а водню становить менше або дорівнює 0,005%. Внутрішня якість перевіряється за допомогою ультразвукового тестування (UT) і має відповідати стандартам класу A, не мати пор або включень діаметром більше або дорівнює 0,5 мм.

Плавлення титано-нікелевого сплаву — це систематична розробка «точного контролю кожного кроку», від очищення сировини до оптимізації параметрів плавлення, а потім до-тестування після обробки, кожна ланка безпосередньо пов’язана з чистотою та продуктивністю. Лише суворо дотримуючись робочої логіки керування вакуумним середовищем, багатопрохідного плавлення та точного регулювання параметрів, можна досягти надійного застосування сплавів у високо-полях.