Как топенето може да осигури висока чистота и отлична производителност?

Титаниево-никелова сплав се е превърнала в основен материал в-области от висок клас, като космически и медицински импланти, благодарение на своя ефект на памет на формата, свръхеластичност и биосъвместимост. Неговата производителност е силно зависима от прецизния контрол на процеса на топене и всяко въвеждане на примеси или отделяне на компоненти може да доведе до внезапен спад в производителността. От гледна точка на цялата операция на процеса, анализирайте ключовите технически точки, за да осигурите висока чистота и отлично представяне на сплавите.

Контролът на суровината преди топене е първата защитна линия за осигуряване на чистота. Трябва да се избере гъбест титан с чистота по-голяма или равна на 99,8% и електролитна никелова плоча с чистота по-голяма или равна на 99,9%, а вредните примеси като желязо, въглерод и кислород трябва да бъдат отстранени чрез спектрален анализ (със съдържание на един елемент по-малко или равно на 0,05%). Процесът на предварителна обработка на суровините не може да бъде пренебрегнат: титановите суровини трябва да бъдат изсушени във вакуумна среда при 400 градуса за 4 часа, за да се отстрани адсорбираният водород, докато никеловите плочи трябва да бъдат почистени с ултразвуково почистване с безводен етанол, за да се елиминират повърхностните маслени петна и оксидни филми, като се избягва образуването на оксидни включвания по време на топенето. В същото време подготовката на консумативните електроди изисква използването на технология за изостатично пресоване, с плътност на пресоване, контролирана над 4,2 g/cm³, за да се предотврати непълно изтичане на газ поради разхлабване на електрода по време на топене.
 

Продукти от титан-никелова сплав

 

Пръчка от титаниево-никелова сплав

Плоча от титаниево-никелова сплав

Тел от титанова никелова сплав

Фолио от титаниево-никелова сплав

Частици от титан-никелова сплав

Машинно обработени части от титаниево-никелова сплав

Оборудването за топене и контролът на околната среда са основната подкрепа. Вакуумните пещи за дъгово топене на консумативи обикновено се използват в промишлеността. Преди топенето тялото на пещта трябва да бъде вакуумирано и напълнено с газ аргон поне три пъти и крайната степен на вакуум трябва да достигне по-малко или равно на 1 × 10 ⁻ ³ Pa, за да се изхвърлят напълно активните газове като азотни оксиди във въздуха. Газ аргон с висока чистота с чистота по-голяма или равна на 99,999% е избран като инертен газ в пещта и трябва да премине дехидратиращо третиране с молекулярно сито (точка на оросяване По-малка или равна на -70 градуса), за да се избегне въвеждането на водородни елементи. По време на сглобяването на електрода е необходимо да се гарантира, че отклонението на коаксиалността е по-малко или равно на 0,5 mm, за да се предотврати локално прегаряне, причинено от отклонение на дъгата по време на процеса на топене, което води до неравномерен състав.

Контролът на параметрите на процеса на топене директно определя производителността. По време на етапа на запалване на дъгата се приема режим на бавно нарастване на тока с ниско-напрежение, постепенно нарастващ от 500A до 2000-3000A, със стабилно напрежение от 10-15kV, за да се осигури плавно образуване на разтопената вана и да се намалят загубите от пръскане. По време на процеса на топене е необходимо да се поддържа температурата на разтопения басейн на 1600-1700 градуса и да се наблюдава в реално време чрез инфрачервено измерване на температурата, за да се избегне изпаряване на титан, причинено от висока температура (точка на кипене на титан 1668 градуса) или сегрегация на елементи, причинена от ниска температура. За постигане на равномерен състав са необходими 3-4 обръщания на топене, с 10 минути време на задържане след всяко топене, за да се позволи на елементите на сплавта да дифундират напълно и да се контролира отклонението на съдържанието на никел в рамките на ± 0,2% - това е ключът към осигуряване на ефекта на паметта на формата (температурата на фазовия преход се измества с около 10 градуса за всеки 0,1% отклонение в съдържанието на никел).

Обработката след топене и проверката на качеството са окончателните проверки. Блоковете от сплави трябва да се охладят в пещта до под 200 градуса, преди да бъдат извадени от пещта, за да се избегне бързото охлаждане и появата на крехкост при мартензитна трансформация. Веднага след изпичане се извършва повърхностен пилинг, за да се отстрани оксидния слой с дебелина 1-2 mm и слоя с дефицит на титан. След това съдържанието на повърхностни примеси се открива чрез рентгенова флуоресцентна спектроскопия, за да се гарантира, че кислородът е по-малко или равно на 0,15%, азотът е по-малко или равно на 0,05%, а водородът е по-малко или равно на 0,005%. Вътрешното качество се тества чрез ултразвуково изпитване (UT) и трябва да отговаря на стандартите от клас A, без пори или включвания с диаметър по-голям или равен на 0,5 mm.

Топенето на титаниево-никелова сплав е систематично инженерство на „прецизен контрол на всяка стъпка“, от пречистване на суровината до оптимизиране на параметрите на топене и след това до тестване след -третиране, всяка връзка е пряко свързана с чистотата и производителността. Само чрез стриктно следване на оперативната логика на контрол на вакуумната среда, многопроходно топене и прецизно регулиране на параметрите могат да бъдат постигнати надеждни приложения на сплави в полета от висок-клас.