鈦及鈦合金熱加工問(wèn)題集錦
金屬是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的基礎(chǔ)原材料，通常從礦石中提取，然后進(jìn)行加工，制備成為具有特定形狀和尺寸的零部件。
鈦是一種重要的金屬材料，鈦合金在航空航天和國(guó)防等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，主要用于制造飛機(jī)零件和發(fā)動(dòng)機(jī)。
高溫鍛造是鈦合金成型的重要工藝方法，在高溫塑性成型過(guò)程中，鈦及鈦合金表面會(huì)形成脆性層。這種脆性層嚴(yán)重影響鈦合金零件的質(zhì)量。
鈦及鈦合金表面脆性層是如何形成的呢？當(dāng)鈦暴露在高溫下時(shí)，由于氧擴(kuò)散到鈦中而形成硬脆層，稱為α層。
鈦是一種強(qiáng)度很高的金屬，α層減少了表面在開(kāi)裂前能夠承受的應(yīng)變量。鈦及鈦合金表面開(kāi)裂會(huì)形成裂紋，最終導(dǎo)致零件失效。零件的失效可能導(dǎo)致飛機(jī)墜毀和人員傷亡。
有三種不同的可能方法來(lái)處理鈦上的α層形成：預(yù)防、最小化或去除。行業(yè)內(nèi)目前解決該問(wèn)題采用的工藝是通過(guò)化學(xué)研磨去除。
化銑主要是指將鍛造產(chǎn)品浸入裝有強(qiáng)酸、氫氟酸或硝酸的容器中，以去除α層。目前化學(xué)研磨工藝并不是解決該問(wèn)題的理想方法，因?yàn)楹娇諛I(yè)的法規(guī)非常嚴(yán)格，這使得化學(xué)研磨造價(jià)十分昂貴。
這也使相關(guān)公司面臨法律風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵跇O端情況下，化學(xué)品泄漏可能會(huì)傷害員工以及周?chē)h(huán)境。此外，廢氫氟酸必須進(jìn)行處理，從而引起更深層次的環(huán)境問(wèn)題。
在Gurappa的研究工作，α層的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)得到了解釋。在一些已經(jīng)完成的工作中，研究了不同加熱溫度和不同工藝下的α層厚度。針對(duì)去除鈦表面α層所用的化銑酸浴開(kāi)展了相應(yīng)的研究。
此外，還研究了特定時(shí)間和溫度下形成的α層的厚度，并分析了化銑去除α層的速度。旨在使表面存在α層的鈦化銑的時(shí)間僅足以去除α層。
如果α層深度不正確，將發(fā)生不必要的化銑，酸浴將比必要時(shí)更快耗盡。一些研究已經(jīng)測(cè)試了不同涂層在鈦表面上防止或盡量減少α層的形成。很多工作仍在進(jìn)行當(dāng)中。
從目前的進(jìn)展看，幾方面工作仍有待深入開(kāi)展。其一，α層的產(chǎn)生機(jī)制，旨在探討預(yù)防和減輕α層的形成。其二，不同涂層對(duì)α層的影響，旨在探尋更好的防護(hù)涂層。其三，鈦及鈦合金表面α層的評(píng)估方法，精準(zhǔn)確定α層的深度，輔助形成正確地化銑工藝。
該問(wèn)題的研究，有利于提升鈦及鈦合金鍛造件的安全性，提升鈦合金α層去除工藝的經(jīng)濟(jì)性。
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標(biāo)準(zhǔn)
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