Titan qotishma materiallarini eritish texnologiyasi va texnik istiqbollari, masalan, titanium novda va titanium qotishma novda -2

1.3 Sovuq o'choqda eritish usuli (CHM usuli sifatida qisqartirilgan)

Xom ashyoning ifloslanishi va g'ayritabiiy eritish jarayoni natijasida yuzaga kelgan titanium va titanium qotishma ingotlarining metallurgik qo'shilish nuqsonlari doimo qo'llanilishiga ta'sir ko'rsatdi.5-sinf titan barva aerokosmik sohada titanium qotishmasi. Titan qotishma samolyot dvigatelining aylanadigan qismlarini yo'q qilish uchun metallurgiya qo'shimchalari, sovuq o'choqli eritish texnologiyasi paydo bo'ldi. CHM usulining eng katta xususiyati - eritish, tozalash va qotib qolish jarayonlarini ajratish, ya'ni eritilgan zaryad avval eritish uchun o'choqqa kiradi, so'ngra tozalash uchun sovuq o'choqning tozalash maydoniga kiradi va oxirida quymalarga qotib qoladi. kristallanish maydoni.

CHM texnologiyasining muhim afzalligi shundaki, u sovuq o'choq devorida kondensat qobig'ini hosil qilishi va uning "yopishqoq zonasi" WC, Mo, Ta va boshqalar kabi yuqori zichlikdagi qo'shimchalarni (HDI) ushlay oladi. Shu bilan birga vaqt, tozalash zonasida, past zichlikdagi qo'shimchalar (HDI) Yuqori haroratli suyuqlikda zarrachalarning qo'shilish muddati (LDI) to'liq bo'lishini ta'minlaydi. LDI ning erishi, shu bilan inklyuziya nuqsonlarini samarali ravishda bartaraf etish. Ya'ni. Sovuq o'choq eritishning tozalash mexanizmini o'ziga xos tortishish ajratish va eritish ajratishga bo'lish mumkin.

1.3.1 Elektron nurli sovuq o'choqli eritish usuli (EBCHM usuli sifatida qisqartirilgan) Elektron nurli eritish (qisqartirilgan EB) texnologik jarayon bo'lib, unda yuqori tezlikdagi elektronlarning energiyasi materialning o'zi eritish va tozalash uchun issiqlik hosil qilish uchun ishlatiladi. Sovuq o'choqli EB pechi EBCHM deb ataladi. EBCHM usuli an'anaviy eritish usulida mavjud bo'lmagan ajoyib funktsiyalarga ega:

(1) Tantal, molibden, volfram va volfram karbid kabi yuqori zichlikdagi qo'shimchalarni (HDI) va titanium nitridini samarali tarzda olib tashlang. Titan oksidi va boshqa past zichlikdagi qo'shimchalar (LDI);

(2) Har xil oziqlantirish usullari qabul qilinishi mumkin va titan qoldiqlarini qayta tiklash nisbatan oson, ya'ni boshqa eritish usullari bilan ishlatib bo'lmaydigan chiqindi materiallardan foydalanish mumkin va sof titan ingotlari hali ham ishlab chiqarilishi mumkin, bu juda katta mahsulot tannarxini pasaytiradi;

(3) Eritilgan metalldan to'g'ridan-to'g'ri namuna olish va tahlil qilish mumkin;

(4) U maxsus shakldagi ingotlarni ishlab chiqarishi, ishlab chiqarish jarayonlarini qisqartirishi, xom ashyo sarfini kamaytirishi va hosilni oshirishi mumkin; EBCHM usuli ham quyidagi kamchiliklarga ega:

(1) Eritish yuqori vakuum sharoitida amalga oshirilishi kerak, shuning uchun yuqori xloridli titanium shimgichni to'g'ridan-to'g'ri eritib bo'lmaydi;

(2) Qotishma elementlari uchuvchan va kimyoviy tarkibni nazorat qilish qiyin.

1.3.2 Plazmali sovuq qatlamli eritish usuli (PCHM usuli deb ataladi)

PCHM usuli issiqlik manbai sifatida inert gazning ionlanishi natijasida hosil bo'lgan plazma yoyidan foydalanadi va past vakuumdan atmosfera bosimiga yaqin bo'lgan keng bosim oralig'ida erishni yakunlashi mumkin. Ushbu usulning muhim xususiyati shundaki, u turli xil bug 'bosimlari bilan qotishma komponentlarini kafolatlashi mumkin va eritish jarayonida aniq yonish yo'qotilishi yo'q, shuningdek, HDI va LDI ning metallurgiya nuqsonlarini bartaraf etishi mumkin.

Ushbu usul an'anaviy Tayvan metallarining xususiyatlarini yaxshilash qobiliyatiga ega va diversifikatsiyalangan qotishmalarning erishini amalga oshirishi mumkin. Bu an'anaviy eritish usullari bilan solishtirganda iqtisodiy eritish usuli hisoblanadi.

Ushbu eritish usuli bilan titan va titanium qotishmalari uchun ideal ingotni bitta eritish orqali olish mumkin.

Zamonaviy PCHM usulining afzalliklari quyidagilardan iborat:

①Uskunaga kam investitsiyalar, ishlatish uchun qulay, xavfsiz va ishonchli;

② Har xil turdagi va shakldagi xom ashyolardan foydalanish mumkin va qoldiq materiallarning tiklanish tezligi yuqori;

③Ko'p qirrali qotishmalarning kimyoviy tarkibini ta'minlash;

④ Qimmatbaho inert gazni qayta tiklash va qayta ishlatish, ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirish amalga oshirildi. PCHM usulining kamchiligi shundaki, elektr samaradorligi past.

EBCHM va PCHM o'xshashdir, chunki ikkalasi ham HDI va LDIni yo'q qilishi mumkin. Umuman olganda, birinchisi sof titanni eritish uchun ko'proq mos keladi; qotishmalar uchun esa, ikkinchisi ko'proq mos keladi.

VAR usuli singari, yuqoridagi ikkita usul jarayon parametrlarini (eritish tezligi, eritish va qotib qolish paytida harorat taqsimoti, eritish paytida tarkibning o'zgarishi, erimaydigan qo'shimchalarni olib tashlash va boshqalar) va sifatni o'z ichiga olgan jarayonni avtomatlashtirishning keng doirasini amalga oshiradi.

1.4 Sovuq tigel eritish usuli (CCM usuli deb ataladi)

1980-yillarda Amerika Ferrosilicon kompaniyasi cürufsiz induksion eritish jarayonini ishlab chiqdi va CCM usulini titanium ingotlari va titaniumli nozik to'qimalarni ishlab chiqarish uchun sanoat ishlab chiqarishiga surdi. So'nggi yillarda ba'zi iqtisodiy rivojlangan mamlakatlarda CCM usuli sanoatlashtirishga kirisha boshladi Ishlab chiqarish ko'lami, ingotning maksimal diametri 1 m, uzunligi 2 m va uning rivojlanish istiqbollari ta'sirchan.

CCM usulini eritish jarayoni o'zaro o'tkazmaydigan suv bilan sovutilgan yoy bloklari yoki mis quvurlardan tashkil topgan metall tigelda amalga oshiriladi. Ushbu kombinatsiyaning eng katta afzalligi shundaki, har ikki blok orasidagi bo'shliq kengaytirilgan magnit maydon bo'lib, Aralashtirish natijasida hosil bo'lgan kuchli magnit maydon kimyoviy tarkibni va haroratni barqaror qiladi, bu esa mahsulot sifatini yaxshilaydi.

CCM usuli VAR usulining xususiyatlarini va o'tga chidamli materiallarning tigel induksion erishini birlashtiradi. Bu o'tga chidamli materiallarni talab qilmaydi va bir xil tarkibga ega va tigel bilan ifloslanmagan yuqori sifatli ingotlarni olish uchun elektrodlar yasashga hojat yo'q.

VAR usuli bilan taqqoslaganda, CCM usuli uskunaning arzonligi va qulay ishlashining afzalliklariga ega, ammo texnologiya hozirda rivojlanish bosqichida.

1.5 Elektroslagni eritish usuli (ESR usuli deb ataladi)

ESR usuli oqim o'tkazuvchan elektroshlakdan o'tganda zaryadlangan zarrachalarning to'qnashuvidan foydalangan holda elektr energiyasini issiqlik energiyasiga aylantiradi. Ya'ni, zaryad shlakning qarshiligi natijasida hosil bo'lgan issiqlik energiyasi bilan eritiladi va tozalanadi. ESR usuli faol bo'lmagan cürufda (CaF2) elektroshlakni eritishni amalga oshirish uchun sarflanadigan elektrodlardan foydalanadi, ular to'g'ridan-to'g'ri eritilishi va bir xil shakldagi ingotlarga quyilishi mumkin va keyingi jarayonda to'g'ridan-to'g'ri ishlov berish uchun mos bo'lgan yaxshi sirt sifatiga ega. Ushbu usulning afzalliklari quyidagilardan iborat:

(1) ESR pechining to'liq koaksiyalligi eng yaxshi sifatli ingotning takrorlanishini ta'minlaydi;

(2) ingotning eksenel kristallanishi, ixcham va bir xil tuzilish;

(3) Juda yuqori aniqlikdagi elektrod tortish tizimi va erish tezligini nazorat qilish tizimi;

(4) Uskuna oddiy va oson ishlaydi. Kamchilik shundaki, ingotning cüruf bilan ifloslanishini olib tashlash mumkin emas.

2. Turli eritish usullarini tahlil qilish

Titan quymalarining sifati keyingi sovuq va issiq qayta ishlangan materiallarning mikro tuzilishi va xususiyatlariga hal qiluvchi ta'sir ko'rsatadi. Titan va titanium qotishma ingotlarining sifati asosan quyidagi jihatlar bo'yicha o'lchanadi:

① Quymaning turli qismlarining kimyoviy tarkibi bir xil bo'ladimi;

②Asosiy aralashmalar (Fe, O va boshqalar) tegishli diapazonda nazorat qilinadimi;

③Qulma ichidagi qo'shimchalar, ajratish, teshiklar, yoriqlar, qisqarish bo'shliqlari va siyrak apelsinlar kabi nuqsonlar mavjudligi;

④ Quyma yuzasi silliq bo'ladimi, bo'shliqlarsiz va boshning qisqarishi bo'shlig'ini olib tashlash hajmi.

Bugungi aerokosmik texnologiya 5-darajali titanium bar va titanium qotishma ingotlari uchun yanada qattiqroq sifat talablarini qo'yadi. Ishlab chiqarish jarayonining sifatini qat'iy nazorat qilishdan tashqari, yuqori sifatli ingotlarni olish uchun kamida bittasi vakuumda amalga oshiriladigan ko'p eritishni qo'llash kerak. Bu titanium va titanium qotishmalarining fizik metallurgiya jarayonini amalga oshirish uchun har bir eritish usulining xususiyatlaridan har tomonlama foydalanishni talab qiladi, shunda doimiy takrorlanadigan yuqori sifatli titanium va titanium qotishma ingotlari mukammal ishlashga ega.

3. Outlook

Iqtisodiy nuqtai nazardan, asosiy ishlab chiqarish usuli sifatida VAR usuli aviatsiya va aviatsiyaga oid bo'lmagan sohalar uchun yuqori sifatli titaniumli materiallar bilan ta'minlashni davom ettiradi va hali ham titanium va titanium qotishmalarini eritish uchun ideal usul bo'lib qoladi. Biroq, elektrodlarni tayyorlash va ingotlarni tozalash muammolari hali ham hal qilinishi kerak. NC usuli asosan qaytarilgan zaryadni qayta tiklash va eritish uchun javob beradi. EBCHM va PCHM usullari noyob afzalliklari bilan aerokosmik va boshqa sohalar uchun yuqori sifatli 5-darajali titanium bar va titanni taqdim etishi mumkin. qotishma quyma. Yaqin kelajakda u titan standartini eritish jarayonining muhim qismiga aylanadi. CCM usuli va ESR usuli hali ham yanada takomillashtirilishi va takomillashtirilishi kerak va sanoat miqyosidagi ishlab chiqarishga kirish mumkin.