Kuidas saab sulatamine tagada kõrge puhtuse ja suurepärase jõudluse?

Titaannikli sulamist on oma kujumäluefekti, ülielastsuse ja bioloogilise ühilduvuse tõttu saanud põhimaterjal tipptasemel{0}}valdkondades, nagu lennundus ja meditsiinilised implantaadid. Selle jõudlus sõltub suurel määral sulamisprotsessi täpsest juhtimisest ja igasugune lisandite sisseviimine või komponentide eraldamine võib põhjustada jõudluse järsu languse. Kogu protsessi toimimise vaatenurgast analüüsige peamisi tehnilisi punkte, et tagada sulamite kõrge puhtus ja suurepärane jõudlus.

Tooraine kontroll enne sulatamist on esimene kaitseliin puhtuse tagamiseks. Tuleb valida titaankäsn, mille puhtus on suurem või võrdne 99,8% ja elektrolüütiline nikkelplaat, mille puhtus on suurem või võrdne 99,9%, ning kahjulikud lisandid, nagu raud, süsinik ja hapnik, tuleb eemaldada spektraalanalüüsiga (ühe elemendi sisaldusega kuni 0,05%). Ei saa tähelepanuta jätta ka tooraine eeltöötlusprotsessi: titaani toorainet tuleb kuivatada vaakumkeskkonnas 400 kraadi juures 4 tundi, et eemaldada adsorbeerunud vesinik, nikliplaate aga puhastada veevaba etanooliga ultrahelipuhastusega, et eemaldada pinnale jäävad õliplekid ja oksiidkiled, vältides sulavate oksiidide inklusioonide teket. Samal ajal nõuab kuluvate elektroodide ettevalmistamine isostaatilise pressimise tehnoloogia kasutamist, mille pressimise tihedus on üle 4,2 g/cm³, et vältida gaasi mittetäielikku väljapääsu elektroodi lõtvuse tõttu sulamise ajal.
 

Titaannikli sulamist tooted

 

Titaannikli sulamist varras

Titaannikli sulamist plaat

Titaannikli sulamist traat

Titaan-nikli sulamist foolium

Titaan-nikli sulami osakesed

Titaannikli sulamist töödeldud osad

Sulatusseadmed ja keskkonnakontroll on põhitugi. Tööstuses kasutatakse tavaliselt vaakumtarvitatavaid kaarsulatusahjusid. Enne sulatamist tuleb ahju korpus tolmuimejaga puhastada ja täita gaasiga argooniga vähemalt kolm korda ning vaakumi lõplik aste peab olema väiksem kui 1 × 10⁻ ³ ​​Pa või sellega võrdne, et õhus olevad aktiivsed gaasid, näiteks lämmastikoksiidid, täielikult väljutada. Ahju inertgaasiks valitakse kõrge puhtusastmega argoongaas, mille puhtus on suurem või võrdne 99,999%, ja see peab läbima molekulaarsõela dehüdratsioonitöötluse (kastepunkt alla -70 kraadi või sellega võrdne), et vältida vesinikuelementide sisseviimist. Elektroodi kokkupanemise ajal on vaja tagada, et koaksiaalsuse hälve oleks väiksem või võrdne 0,5 mm, et vältida kohalikku ülepõlemist, mis on põhjustatud kaare kõrvalekaldest sulamisprotsessi ajal, mille tulemuseks on ebaühtlane koostis.

Sulatusprotsessi parameetrite juhtimine määrab otseselt jõudluse. Kaare initsieerimisetapis võetakse kasutusele madala-pingega aeglase tõusu voolurežiim, mis suureneb järk-järgult 500 A-lt 2000{12}}3000 A-ni stabiilse pingega 10–15 kV, et tagada sulaveekogu sujuv moodustumine ja vähendada pritsmekadusid. Sulamisprotsessi ajal on vaja hoida sulabasseini temperatuuri 1600-1700 kraadi juures ja jälgida seda reaalajas infrapuna temperatuuri mõõtmise teel, et vältida titaani lendumist, mis on põhjustatud kõrgest temperatuurist (titaani keemistemperatuur 1668 kraadi) või elementide eraldumist madalast temperatuurist. Ühtlase koostise saavutamiseks on vaja 3–4 sulamispööret, kusjuures pärast iga sulamist peab sulamisaeg olema 10 minutit, et sulamielemendid saaksid täielikult hajuda ja kontrollida niklisisalduse hälvet ± 0,2% piires – see on kujumäluefekti tagamise võti (faasisiirdetemperatuur nihkub umbes 10 kraadi iga 0,1% niklisisalduse kõrvalekalde korral).

Sulamisjärgne töötlemine ja kvaliteedikontroll on viimane kontroll. Sulamist valuplokid tuleb enne ahjust eemaldamist jahutada ahjus alla 200 kraadi, et vältida kiiret jahtumist ja martensiitsete muutuste rabeduse tekkimist. Kohe pärast küpsetamist teostatakse pinnakoorimine, et eemaldada 1-2 mm paksune oksiidikiht ja titaanipuudulik kiht. Seejärel tuvastatakse pinna lisandite sisaldus röntgenfluorestsentsspektroskoopia abil, et tagada hapnikusisaldus 0,15% või vähem, lämmastik on väiksem või võrdne 0,05% ja vesinik on väiksem või võrdne 0,005%. Sisemist kvaliteeti testitakse ultraheli testimise (UT) abil ja see peab vastama A-klassi standarditele, ilma poorideta või lisanditeta, mille läbimõõt on suurem või võrdne 0,5 mm.

Titaan-niklisulami sulatamine on süstemaatiline projekteerimine "iga etapi täpseks juhtimiseks" alates tooraine puhastamisest kuni sulamisparameetrite optimeerimiseni ja seejärel kuni -töötlusjärgse testimiseni, iga seos on otseselt seotud puhtuse ja jõudlusega. Ainult vaakumkeskkonna juhtimise, mitmekäigulise sulatamise ja parameetrite täpse reguleerimise tööloogikat rangelt järgides on võimalik saavutada sulamite usaldusväärseid rakendusi kõrgekvaliteedilistes -väljades.