Pregătirea procesului de metalurgie a pulberilor de titan și aliaje de titan

Titan metal și aliaje de titan realizate prin metalurgia pulberilor. Titanul are activitate chimică ridicată și este ușor contaminat de gaze și materiale de creuzet. Prin urmare, pulberea de titan de înaltă calitate este produsă în principal folosind un proces de pulbere prin atomizare centrifugă sub protecția vidului sau a gazului inert de înaltă puritate. Produsele sunt în general formate fără un liant, iar semifabricatul trebuie sinterizat în vid.

La sfârșitul anilor 1940, au fost efectuate pentru prima dată cercetări privind procesul de presare și sinterizare folosind pulbere de burete de titan ca materie primă. Cu toate acestea, performanța produselor realizate prin acest proces nu poate îndeplini încă cerințele sectorului aviației. Este utilizat în principal pentru fabricarea rezistenței la coroziune, filtrare și alte piese necesare industriei chimice, industria ușoară, metalurgie, dezvoltarea oceanelor și alte sectoare. Primul produs care a câștigat aplicație industrială a fost materialul de filtru poros de titan. La mijlocul-1960s-ului, a început să se dezvolte procesul de producere a pulberii prealiate de titan prin metoda electrodului rotativ și densificarea prin presare izostatică la cald. Proprietățile mecanice statice ale produselor obținute prin acest proces sunt echivalente cu cele ale produselor de topire, dar procesul de tăiere este redus semnificativ, rata de utilizare a materialelor este îmbunătățită și a început să fie utilizat în industria aviației. Până la sfârșitul anilor 1970, aplicarea produselor din metalurgia pulberilor de titan în rezistența la coroziune și aviație s-a dezvoltat rapid. China a început să efectueze cercetări privind procesele și produsele din metalurgia pulberilor de titan la începutul anilor 1970. Supapele, manșoanele, tuburile și plăcile poroase din titan, materialele rezistente la uzură din carbură de titan și aliajele rezistente la coroziune din titan-molibden au fost toate produse industrial. La sfârșitul anilor 1970, au fost efectuate cercetări privind atomizarea centrifugă pentru a produce pulbere de aliaj de titan de înaltă calitate și tehnologia de formare prin presare izostatică la cald.

1. Pulbere de titan cu burete reducător de sodiu. Acest tip de pulbere are o producție mare, preț scăzut, plasticitate bună a pulberii și este potrivită pentru formarea la rece. Este principala materie primă pentru producția de produse generale rezistente la coroziune. Deoarece conține ioni mari de sodiu și clorură, poate contamina cu ușurință echipamentele în timpul sinterizării și poate înrăutăți performanța de sudare a materialului.

2. Pulbere electrolitică de titan. Puritatea este mai mare decât cea a pulberii de titan burete cu conținut redus de sodiu, dar formabilitatea pulberii de titan electrolitic este mai slabă decât cea a pulberii de titan burete.

3. Pulbere de titan hidrodehidrogenat. Pulberea de titan și pulberea sa de aliaj de bună calitate și dimensiunea particulelor fine pot fi obținute prin procesul de hidrogenare și dehidrogenare; cu toate acestea, dimensiunea lotului este mică, iar prețul este relativ scump.

4. Pulbere de titan atomizată centrifug. În anii 1960, American Nuclear Metal Company a folosit pentru prima dată metoda electrodului rotativ cu arc pentru a produce pulbere prealiată de titan. Pulberea are formă sferică. Acest tip de pulbere de aliaj are o puritate ridicată, o compoziție uniformă, o fluiditate bună și o densitate de umplere de 65% din valoarea teoretică. Acest tip de pulbere este potrivit doar pentru formare la cald, iar piesele cu forme complexe pot fi realizate prin presare izostatică la cald. În procesul de fabricare a pulberii de electrozi cu arc rotativ, deoarece unul dintre electrozi este o tijă de tungsten, este ușor să se producă contaminare cu wolfram (conținutul de tungsten din pulbere ajunge la 400 ppm), ceea ce va reduce performanța la oboseală a materialului. Pentru a elimina poluarea cu wolfram, au fost dezvoltate diverse procese de pulbere de atomizare centrifugă, cum ar fi electrozi rotativi, creuzete rotative cu arc și discuri rotative cu fascicul de electroni care utilizează fascicule de electroni sau plasmă ca surse de căldură. Acest tip de pulbere este principala materie primă pentru fabricarea pieselor aerospațiale din metalurgia pulberilor de titan.

1. Sinterizarea semifabricatelor de pulbere în vrac sau la presiune joasă. Porozitatea corpului sinterizat este de 25-70%, iar acest proces este utilizat în principal pentru a produce produse și materiale poroase din titan.

2. Presare și sinterizare. Presarea se poate face mecanic sau izostatic. Presiunea de presare este între 2000 și 4000 kgf/cm2, iar temperatura de sinterizare este între 1000 și 1400 de grade. Densitatea relativă a corpului sinterizat poate ajunge la 92-95%; acest proces este utilizat pentru a produce piese rezistente la coroziune, piese structurale generale sau lingouri pentru prelucrare.

3. Termoformare. Este de a presuriza pulberea sau lingoul de pulbere în timpul procesului de încălzire. Procesele de formare termică includ în principal presarea izostatică la cald, presarea la cald în vid etc. Pulberea de aliaj de titan produsă prin atomizare centrifugă este formată prin presare izostatică la cald. Densitatea produsului poate fi apropiată de densitatea teoretică și proprietățile sunt uniforme în toate direcțiile; piesele structurale aerospațiale de înaltă performanță sunt produse în principal prin presare izostatică la cald. .

4. Laminarea cu pulbere a pulberii de titan și a semifabricatului de pulbere. Extrudarea și forjarea semifabricatelor etc. Aceste procese pot obține materiale sau piese din pulbere de titan cu densitate mare și performanțe bune. Printre acestea, laminarea cu pulbere este o tehnologie de procesare eficientă și economică pentru producerea plăcilor poroase de titan și a plăcilor dense de titan.