Heißextrusion des BT9-Titanstabs und Verarbeitung eines weißen, hellen Blocks mit geringer Vergrößerung
Beim Heißstrangpressen von Titanlegierungsstäben wird Pulver bei erhöhten Temperaturen extrudiert, um eine vollständige Verdichtung des Produkts zu erreichen. Mit der Heißstrangpressmethode können die Materialzusammensetzung und die innere Struktur der Legierung genau gesteuert werden. Das Heißextrusionsverfahren kann in zwei Formen unterteilt werden: das umhüllte Heißextrusionsverfahren und das nicht umwickelte Heißextrusionsverfahren.
Bei Aktivmetall-Titan- und Titanlegierungspulvern wird zur Verhinderung der Produktoxidation häufig das Einkapselungs-Heißextrusionsverfahren verwendet. Zu diesem Zeitpunkt wird zunächst der Beutel vorbereitet und das Pulver oder der Grünling in den Beutel gegeben. Nach der Vorextraktion und Versiegelung wird es zur Heißextrusion in den Extruder gegeben.
Das zu diesem Zeitpunkt verwendete Abdeckmaterial sollte eine gute Thermoplastizität aufweisen, mit dem Verlegematerial kein festes Metall bilden, sich nach der Heißextrusion leicht abziehen lassen, eine bequeme Quelle sein und niedrige Kosten haben. Üblicherweise werden Weichstahl- oder Edelstahlbleche verwendet.
Der erste Prozess der Heißstrangpressung von Titanlegierungsstäben besteht darin, Formen, Sintern und thermische Verarbeitung zu kombinieren, um direkt Diamantprodukte mit besseren mechanischen Eigenschaften zu erhalten.
Der zweite Prozess besteht darin, Titan und Titanlegierungspulver zu formen. Nach dem Sintern wird der vorbereitete Sinterbarren heiß extrudiert (für Ti-32Mo-Legierung, Temperatur 1000-1100 Grad), um die besten Eigenschaften von Titanlegierungsprodukten zu erhalten. Einfluss des Extrusionsverhältnisses auf die Eigenschaften von Titanmaterialien. Wie aus der Tabelle hervorgeht, können Titanmaterialien mit einer theoretischen Dichte von 98,6 %-99,1 % erhalten werden.
Der dritte Prozess von Titanlegierungsstäben ist der Extrusionsprozess gefüllter Rohlinge, ein wichtiges Verfahren, mit dem Produkte mit komplexen Querschnitten hergestellt werden können. Der Prozess umfasst: Vorbereiten des Gehäusehohlraums und Bestimmen der Hohlraumgröße entsprechend der erforderlichen Endproduktgröße plus dem Extrusionskoeffizienten; Montage des Gehäuses. Geben Sie das Pulver in den Hohlraum und schütteln Sie es durch Vibration kräftig. Evakuieren, Entlüften und Verschließen des Beutels; Extrusion bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Extrusionsverhältnis; Ziehen Sie den Beutel ab.
Verarbeitungsmethode für einen weißen, hellen Block aus BT9-Titanstab mit geringer Vergrößerung
In der tatsächlichen Produktion wurden bei der Ultraschallfehlererkennung an einer bestimmten Charge von BT9-Titanlegierungsstäben keine Anomalien festgestellt. Bei der Untersuchung bei geringer Vergrößerung wurde jedoch ein weißer, heller Block in der Mitte des Stabes gefunden. Mithilfe metallografischer Detektion und Energiespektrumanalyse analysierten die Forscher die Gründe für die Bildung weißer, heller Blöcke, die bei der späteren Herstellung von Titanlegierungsprodukten eine gewisse Leitrolle spielen werden.
Das im Test verwendete Material ist ein Barren mit einem Durchmesser von 750 mm, der dreimal mit Vakuum-Verbrauchsmaterialien geschmolzen wurde. Nach zwei Stauchungen und zwei Ziehvorgängen durch die Phasenzone wurde der Φ230-mm-Stab durch ein Stauchen und mehrere Brandzüge in der +-Phasenzone erhalten. Die Stäbe wurden gemäß den Standardanforderungen einer doppelten Glühwärmebehandlung unterzogen. Die polierten Stäbe wurden mittels Ultraschallprüfung untersucht und es wurden keine Anomalien festgestellt. Bei der Probenahme des Stabes zur Inspektion bei geringer Vergrößerung wurde festgestellt, dass auf der Probe bei geringer Vergrößerung helle silberne Flecken auftraten. Als die gleiche Position des Balkens kontinuierlich abgetastet und bei geringer Vergrößerung untersucht wurde, waren im gleichen Teil immer noch weiße helle Flecken vorhanden, was darauf hinweist, dass es sich bei den weißen hellen Flecken um Kontinuitätsfehler handelte. Um die Ursache des weiß glänzenden Blocks zu analysieren, wurde eine Probe aus dem weiß glänzenden Block hergestellt und eine metallografische Untersuchung sowie eine Mikrokomponentenanalyse mit einem metallografischen Mikroskop, einem Rasterelektronenmikroskop bzw. einem Energiespektrometer durchgeführt. Gleichzeitig werden an der Probe mit geringer Vergrößerung und dem weißen, glänzenden Block Proben am und in der Nähe des weißen, hellen Blocks für Zugversuche bei Raumtemperatur entnommen, um den Einfluss des weißen, hellen Blocks auf die Zugeigenschaften von Titanstäben bei Raumtemperatur zu analysieren. Die Ergebnisse zeigten Folgendes:
(1) Durch Inspektion mit hoher Vergrößerung wurde festgestellt, dass der Phasengehalt im weißen hellen Block deutlich niedriger ist als der Phasengehalt und es keine offensichtliche Grenze zwischen dem weißen hellen Block und der Matrix gibt. Daher kann festgestellt werden, dass der weiße helle Block durch Komponentensegregation verursacht wird. Eine weitere Analyse des Energiespektrums ergab, dass der Gehalt an Al-, Mo-, Zr- und Si-Legierungselementen im weißen, hellen Block deutlich niedriger war als der Matrixgehalt, während der Ti-Gehalt deutlich höher als der Matrixgehalt war. Daher kann festgestellt werden, dass der weiße helle Block durch die Entmischung von Al-, Mo-, Zr- und Si-Legierungselementen verursacht wird. Es handelt sich um eine titanreiche Entmischung und es handelt sich um einen metallurgischen Defekt.
(2) In Kombination mit dem Phänomen, dass die Entmischung eine gewisse Tiefe aufweist, kann festgestellt werden, dass die Entmischung durch ungleichmäßiges Mischen verursacht wird. Da es sich beim vakuumverbrauchenden Schmelzprozess um ein regionales Schmelzen handelt, erfolgen Schmelzen und Erstarren gleichzeitig und der Schmelzhomogenisierungseffekt ist relativ gering. Wenn die Rohstoffe daher ungleichmäßig gemischt werden, kann die Zusammensetzung des Barrens nach dem Schmelzen ungleichmäßig sein, was zu einer Entmischung führt.
