Ako systematicky analyzovať technológiu modifikácie povrchovej zliatiny titánových platní?

Titánové platnetrpí nedostatočnou tvrdosťou povrchu, odolnosťou proti opotrebeniu, odolnosťou proti oxidácii pri vysokých{0}}teplotách a odolnosťou proti opotrebeniu. V zložitých pracovných podmienkach sú náchylné na opotrebovanie, oxidáciu a koróziu, čím nespĺňajú dlhodobé-požiadavky na služby špičkových-aplikácií. Povrchové legovanie slúži ako hlavný proces spevnenia titánových platní. Prijatím fyzikálnych, chemických a metalurgických metód na difúziu zliatinových prvkov do povrchovej vrstvy platní sa mení zloženie a mikroštruktúra povrchovej vrstvy. Na základe predpokladu zachovania prirodzených vlastností substrátu sa súčasne zlepšujú povrchové vlastnosti vrátane odolnosti proti opotrebeniu, odolnosti proti korózii a odolnosti voči vysokým -teplotám.

 

 

Na rozdiel od bežných povlakov, povrchové legovanie titánových platní vytvára gradientovú vrstvu prostredníctvom metalurgickej väzby prostredníctvom difúzie prvkov, čím sa eliminuje riziko odlupovania povlaku. Pri pôsobení tepelnej energie prvky ako bór, dusík, hliník a chróm prenikajú do povrchovej vrstvy titánu, aby vytvorili tvrdé fázy a reštrukturalizovali mikroštruktúru povrchu, aby sa cielene posilnili vlastnosti povrchu.

 

 

1. Chemické tepelné spracovanie Legovanie

Nitridácia

Najrozšírenejší proces. Nitridácia pri 500 ~ 650 stupňoch vytvára tvrdé vrstvy TiN a Ti₂N so silnou väzbou, vynikajúcou odolnosťou proti opotrebeniu a odolnosťou proti opotrebeniu, ktoré sa široko používa na presné komponenty v letectve. Medzi jeho nevýhody patria dlhé cykly spracovania, tenké nitridované vrstvy pri nízkych teplotách, hrubé zrná substrátu a znížená ťažnosť pri vysokých teplotách.

Nauhličovanie

Uhlíkové prvky difundujú do substrátu a vytvárajú vytvrdenú vrstvu TiC, ktorá môže zvýšiť odolnosť Ti-6Al-4V proti opotrebovaniu 3 až 5-krát. Má však tendenciu spôsobovať oxidáciu pri vysokých teplotách a rovnomernosť nauhličovanej vrstvy závisí od stavu povrchu substrátu, takže je nevhodný pre tenkostenné vysoko presné titánové diely.

Boriding

Vytvára vysoko{0}}tvrdé vrstvy TiB a TiB₂ s optimálnou odolnosťou proti opotrebeniu, odolnosťou proti korózii a odolnosťou proti oxidácii pri vysokých-teplotách. Napriek tomu sa modifikovaná vrstva vyznačuje vysokou krehkosťou a má tendenciu praskať pri náraze; proces tiež spotrebúva obrovskú energiu a trvá dlho, takže sa zriedka používa na presné komponenty.

Kovová cementácia

Prvky, ako je hliník, chróm a molybdén, sú infiltrované a vytvárajú gradientnú vrstvu, ktorá je určená najmä pre vysokoteplotnú oxidáciu a odolnosť proti korózii. Hliníkovanie môže vytvoriť hustý oxidový film, ktorý je vhodný pre vysokoteplotné letecké komponenty. Hlavná nevýhoda spočíva v nízkej rýchlosti difúzie kovových prvkov, čo sťažuje výrobu hrubých modifikovaných vrstiev.

 

2. Povrchová zliatina s vysokým-lúčom

Na roztavenie povrchovej vrstvy titánových platní a práškových zliatin sa používajú vysokoenergetické zdroje tepla vrátane laserov a elektrónových lúčov, čím sa na mieste vytvárajú husté zliatinové vrstvy. Tento proces prináša pozoruhodné spevňujúce účinky s nastaviteľnými parametrami a minimálnym poškodením substrátu.

Je rozdelený do dvoch režimov laserového spracovania: vopred-nanášanie prášku a synchrónne podávanie prášku. Rýchlym tavením a rýchlym tuhnutím pomocou laserového spracovania je možné vytvoriť jemnozrnné -husté modifikované vrstvy s upraviteľnou hrúbkou a zložením. Je možné pripraviť funkčné povlaky, ako je titánová-meď a titánové{5}}striebro, pričom optimalizované procesy môžu znížiť póry a praskliny bez toho, aby sa zhoršil výkon substrátu.

Medzi jeho obmedzenia patrí drahé vybavenie, nízka efektívnosť hromadnej výroby-spracovania veľkých plôch a veľké ťažkosti pri ladení parametrov procesu.

 

3. Zlievanie naparovaním

PVD

Niz

CVD

Tvorba filmu prostredníctvom reakcií v plynnej-fáze so silnejšou väzbou filmového-substrátu, ktorá je schopná spracovať špeciálne-tvarované titánové platne.

Spoločné nevýhody oboch procesov zahŕňajú tenké modifikované vrstvy a obmedzenú životnosť opotrebenia, ktoré sa dajú použiť iba v podmienkach mierneho{0}}zaťaženia a nízkeho{1}}opotrebenia, a nie v priemyselných scenároch s veľkým-záťažom.

 

 

1. Chemické tepelné spracovanie

Nízke náklady, vhodné na hromadnú výrobu a pevné lepenie filmového-podkladu. Väčšinou sa používa na základnú ochranu proti opotrebovaniu a korózii konvenčných priemyselných titánových dielov, no vyžaduje si dlhé cykly spracovania, môže poškodiť substráty pri vysokých teplotách a poskytuje iba vylepšenie jedinej-funkcie.

 

2. Laserové vysoko{1}}zlievanie pomocou lúča energie

Vynikajúci spevňujúci výkon, prispôsobiteľné multifunkčné{0}}vrstvy, menšie poškodenie substrátu, použiteľné pre-precízne titánové diely v extrémnych pracovných podmienkach. Jeho nevýhodou sú vysoké náklady na zariadenie a nízka účinnosť pri hromadnej výrobe.

 

3. Depozícia z pár

Vysoká presnosť spracovania, žiadna deformácia obrobku a vynikajúca kvalita povrchu, ideálne pre tenkostenné presné diely a medicínske titánové materiály pri nízkej záťaži. Tenká modifikovaná vrstva však nevydrží veľké-otery.

 

Princípy výberu

Hromadne{0}}vyrábané všeobecne ťažké-obrobky: chemické tepelné spracovanie

Vlastné špičkové{0}}presné diely pre letecký a lekársky priemysel: laserové legovanie

Vysoko presné{0}}tenkostenné-komponenty s nízkymi požiadavkami na opotrebovanie: naparovanie

 

 

Ruihang, ako priamy výrobca titánových produktov, dodáva suroviny optimálnej kvality pre vašu výrobu presných komponentov. Ak máte nejaké požiadavky na nákup titánových platní, neváhajte nás kontaktovať prostredníctvom e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com