تحليل تكنولوجيا معالجة معدن التيتانيوم

باعتبارها مادة معدنية-عالية الأداء،التيتانيوم يعرض الخصوصية والتعقيد في خصائصه التكنولوجية.
 

اللدونة: في درجة حرارة الغرفة، يتمتع التيتانيوم النقي وسبائك التيتانيوم بمرونة منخفضة مع استطالة وتقليل مساحة أقل بكثير من تلك الموجودة في الفولاذ منخفض الكربون- والألومنيوم النقي. من السهل الكسر. ضمن نطاق درجة حرارة عالية-محدد، يتم تحسين اللدونة، مما يسمح لها بمقاومة التشوهات الكبيرة. تتم معالجة ضغط التيتانيوم في الغالب في حالة ساخنة، ويجب تجنب المعالجة في "المنطقة الزرقاء الهشة" البالغة 200-500 درجة، وإلا فقد يحدث تصلب وتشققات في العمل.

مقاومة التشوه: يتمتع التيتانيوم بقوة عالية، كما أن مقاومته للتشوه عند درجات الحرارة المرتفعة لا تزال أعلى من تلك التي يتمتع بها الفولاذ منخفض الكربون وسبائك الألومنيوم. تتطلب المعالجة طاقة معدات كبيرة وتتسبب في تآكل شديد للعفن. ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة المعالجة وسرعة التشوه: زيادة درجة الحرارة يمكن أن تقلل بشكل كبير من مقاومة التشوه، ولكن يجب التحكم فيها تحت درجة حرارة انتقال الطور؛ يعد التشوه ذو السرعة المنخفضة- أكثر ملاءمة للتدفق البلاستيكي للتيتانيوم ويقلل من خطر التشققات.

القابلية للنسيان: يجب اعتماد طريقة "التشوه الصغير، التمريرات المتعددة" لتجنب الشقوق الداخلية الناتجة عن التشوه الكبير مرة واحدة-. بعد الحدادة، يلزم التبريد السريع لمنع تحلل الطور غير المتساوي -. إنها مناسبة للعمليات، مثل الإزعاج والرسم واللكم. تتميز المطروقات ببنية داخلية كثيفة وخصائص ميكانيكية ممتازة، وتستخدم على نطاق واسع في الأجزاء الهيكلية في مجال الطيران.

قابلية التدحرج: يتمتع التيتانيوم بقابلية ممتازة للتدحرج في درجات حرارة عالية، مع درجة حرارة تدحرج مشابهة لدرجة حرارة الحدادة. مطلوب معدات الدرفلة الساخنة المستمرة مع حماية الغاز الخامل. يتمتع التيتانيوم النقي وسبائك التيتانيوم المنخفضة- (Gr1، Gr2، Gr5) بقابلية دوران جيدة ويمكن استخدامها لإنتاج الألواح والمقاطع والأنابيب والمنتجات الأخرى.

قابلية البثق: تعتمد قابلية بثق التيتانيوم على "درجة حرارة عالية + حماية من الفراغ/الغاز الخامل". يعتبر التيتانيوم النقي ذو اللدونة الجيدة وسبائك التيتانيوم من النوع + Gr5 مناسبًا لمعالجة البثق، ويمكن أن ينتج مقاطع جانبية ذات مقاطع عرضية - معقدة (مثل مقاطع شفرة المحرك الهوائي-). يتم استخدام عملية البثق الساخن للبثق: درجة حرارة التسخين المسبق للقالب حوالي 400-600 درجة، وسرعة البثق بطيئة، ويتم إجراء التبريد السريع بعد البثق لضمان دقة الأبعاد والبنية الموحدة للأقسام.

ثالثا. أداء تكنولوجيا اللحام
قابلية اللحام: بالمعنى الواسع، يتمتع التيتانيوم بأداء جيد لمفاصل اللحام، ولكن العزل الصارم عن الهواء مطلوب. بالمعنى الضيق، يتمتع التيتانيوم بحساسية منخفضة لشقوق اللحام، ولكن سبائك التيتانيوم العالية- تكون عرضة للتشققات الباردة. أثناء عملية اللحام، يكون حوض السباحة المنصهر والمنطقة المتأثرة بالحرارة- عرضة للتفاعل مع الأكسجين والنيتروجين لتكوين Ti₂O₃ وTiN هش وصلب لتقليل صلابة الوصلة الملحومة. التبريد السريع عرضة لتكوين بنية مارتنزيت، مما يزيد من صلابة المفصل وخطر تشققه.

قابلية تشكيل اللحام: يحتوي التيتانيوم المنصهر على سيولة ضعيفة، ويكون تشكيل اللحام عرضة لمشاكل مثل العرض غير المتساوي والتعزيز المفرط والسطح الخشن. يجب تحسين معلمات اللحام مع حماية الأرجون لضمان تكوين لحام موحد وسلس. تشمل طرق اللحام الشائعة اللحام بغاز التنغستن الخامل (TIG) واللحام بقوس البلازما. يجب أن تستخدم مواد اللحام أسلاك لحام من سبائك التيتانيوم تتوافق مع التركيب المعدني الأساسي لتجنب فصل التركيب.
حساسية شقوق اللحام: يتميز التيتانيوم النقي وسبائك التيتانيوم من النوع -بحساسية منخفضة للغاية لشقوق اللحام، مع كون الخطر الرئيسي هو الشقوق الساخنة؛ + النوع والنوع -سبائك التيتانيوم عرضة للتشققات الباردة. تشمل إجراءات التحكم ما يلي: التنظيف الصارم للمعدن الأساسي وسطح سلك اللحام قبل اللحام؛ التسخين قبل اللحام. التبريد البطيء بعد اللحام، والتليين لتخفيف الضغط لتقليل إجهاد المفاصل وصلابتها.

ميل -التصلب بعد اللحام: نظرًا للتحول الهيكلي وتعزيز المحلول الصلب، فإن الوصلات الملحومة من سبائك التيتانيوم لها ميل واضح للتصلب بعد اللحام-. وعادة ما تكون صلابته أعلى بنسبة 10%-30% من صلابة المعدن الأساسي مما يجعل عملية القطع اللاحقة أكثر صعوبة. نحن بحاجة إلى -المعالجة الحرارية بعد اللحام لتحسين بنية المفصل، وتقليل الصلابة، وتعزيز المتانة وأداء المعالجة. ويمكن لاكتشاف عيوب ما بعد اللحام اكتشاف العيوب الداخلية مثل المسام والشقوق لأجزاء اللحام ذات المتطلبات العالية.