Kodėl titano plokštėms būtinas „atkaitinimas“?
Prieš išeinant iš gamyklos, titano plokštės patiria įvairius „procesus“, tokius kaip valcavimas, pjaustymas, lenkimas. Dėl šių intensyvių apdorojimo etapų, pavyzdžiui, pakartotinai sulankstant metalinę vielą, titano plokštėje susikaupia didelis liekamasis įtempis, o kristalų struktūra iškraipoma ir įtempta. Šiuo metu, nors titano plokštė turi norimą formą, ji yra „su -sveikos“ įtempimo būsena: ji gali lėtai deformuotis pati arba tapti kieta ir trapi, todėl bus sudėtinga vėliau apdoroti, o atsparumas korozijai taip pat sumažės.
Atkaitinimo procesas yra specialiai sukurtas šioms problemoms išspręsti. Pagrindinis jo principas yra paprastas: pašildykite titano plokštę iki konkrečios, aukštos temperatūros, leiskite jai pakankamai ilgai „mirkti“ šioje temperatūroje, o tada atvėsinkite atitinkamu greičiu. Šio proceso metu ištempti ir iškraipyti titano atomai įgyja pakankamai energijos, kad galėtų persitvarkyti, grįždami į taisyklingesnę ir atsipalaidavusią būseną. Visiškai pašalinamas liekamasis įtempis, o kristalų struktūra pataisoma ir homogenizuojama. Trumpai tariant, atkaitinimas yra „atstatymo“ ir „remodeliavimo“ procesas, leidžiantis titano plokštei susigrąžinti tvirtumą, plastiškumą ir stabilumą, kurį ji turėtų turėti kaip aukštos{{4}kokybės medžiaga, taip paklodama puikų pagrindą tolesniam naudojimui.
Titano plokštės atkaitinimo temperatūra ir laikas
Atkaitinimas nėra tiesiog titano plokštės įmetimas į krosnį ir jos kaitinimas. Jo efektyvumas visiškai priklauso nuo tikslaus „recepto“, du svarbiausi parametrai yra temperatūra ir laikymo laikas.
Dažniausiai naudojamo gryno titano (tokio kaip GR1, GR2) ir mažai -legiruoto titano atkaitinimo temperatūra paprastai yra nuo 650 laipsnių iki 800 laipsnių. Per žema temperatūra reiškia, kad nepakanka atominės energijos pakankamam atsipalaidavimui ir perkristalizacijai; per aukšta temperatūra gali sukelti pernelyg didelį grūdų augimą, o tai, kaip ir pervirtas garuose keptas bandeles, gali pakenkti medžiagos mechaninėms savybėms. Laikymo laikas nustatomas pagal plokštės storį ir krosnies apkrovą, o principas yra užtikrinti, kad visa plokštė tolygiai pasiektų nustatytą temperatūrą iš vidaus, užbaigiant vidinės struktūros transformaciją, paprastai skaičiuojant keliomis minutėmis vienam storio milimetrui.
Didesnio -stiprumo titano lydinių (tokių kaip TC4, ty Ti-6Al-4V) atkaitinimo procesas yra dar sudėtingesnis. Be įprasto atkaitinimo nuo įtampų, dažnesnis atkaitinimas vakuume arba apsauginės atmosferos (pvz., argono) atkaitinimas. Taip yra todėl, kad titanas yra labai „reaktyvus“ aukštoje temperatūroje ir lengvai reaguoja su ore esančiu deguonimi ir azotu, todėl paviršiuje susidaro kietas ir trapus oksido sluoksnis. Vakuuminis arba argono dujos veikia kaip apsauginis titano plokštės skydas, izoliuojantis ją nuo kenksmingo oro atkaitinimo proceso metu, taip išlaikant švarų paviršių ir stabilią sudėtį. TC4 atkaitinimo temperatūra paprastai yra nuo 700 laipsnių iki 800 laipsnių, po to aušinamas krosnis arba aušinamas oru, o konkretus metodas pasirenkamas atsižvelgiant į veikimo reikalavimus.
Titano plokštės atkaitinimo proceso etapai
Šildymo pakopa:Titano plokštė nuolat dedama į atkaitinimo krosnį, o temperatūra padidinama. Šildymo greitis neturėtų būti per didelis, kad dėl temperatūros skirtumų viduje ir išorėje plonose plokštėse ar sudėtingose dalyse nesusidarytų nauji šiluminiai įtempiai. Tikslas yra užtikrinti, kad titano plokštė būtų šildoma tolygiai.
Mirkymo etapas:Kai krosnies temperatūra pasiekia iš anksto nustatytą atkaitinimo temperatūrą, prasideda svarbiausias „mirkymo“ etapas. Šio etapo metu titano plokštė yra „nuolatinės temperatūros saunos“ būsenoje. Vyksta reikšmingi pokyčiai vidinėje mikrostruktūroje: iškraipytus grūdus pamažu pakeičia nauji, be įtempių-vienašiai grūdeliai (šis procesas vadinamas „rekristalizacija“); ištirpusių medžiagų atomai difunduoja tolygiai; o liekamieji įtempiai visiškai pašalinami esant aukštai temperatūrai dėl mikro{3}}atomų šliaužimo. Pasibaigus mirkymo laikui, vidinis medžiagos pertvarkymas iš esmės baigtas.
Aušinimo etapas:Tai paskutinis žingsnis, kuris taip pat labai svarbus. Gryno titano aušinimo metodas (aušinimas krosnyje, aušinimas oru, aušinimas vandeniu) turi mažai įtakos veikimui; oro aušinimas paprastai yra pakankamas ir efektyvus. Tačiau titano lydinių aušinimo greitis tiesiogiai veikia galutinę struktūrą ir savybes. Krosnies aušinimas yra lėčiausias, todėl gaunama minkštiausia medžiaga su geriausiu plastiškumu; Oro aušinimas yra vidutiniškas, užtikrinantis gerą stiprumo ir tvirtumo balansą. Aušinimo procesas taip pat turi būti atliekamas apsauginėje atmosferoje arba vakuume, kol temperatūra nukris iki saugaus diapazono (pvz., žemiau 300 laipsnių), prieš kontaktuojant su oru, kad būtų išvengta aukštos temperatūros oksidacijos.
Trumpai tariant, titano plokštės atkaitinimo procesas jokiu būdu nėra būtinas žingsnis; tai tikslus tiltas, jungiantis medžiagų apdorojimą ir{0}}aukštos klasės programas. Tiksliai valdydami temperatūrą, laiką ir aplinką, inžinieriai gali tarsi burtų keliu paversti apdorotą, „įtemptą ir pavargusią“ titano plokštę į didelio našumo, stabilią ir patikimą pagrindinę šiuolaikinės pramonės medžiagą ir galiausiai rasti plačiai paplitusių pritaikymų pažangiausiose srityse, pvz., aviacijos ir kosmoso, medicinos prietaisų.
