Titan và hợp kim của nó có nhiều đặc tính đặc biệt, bao gồm mật độ thấp, cường độ riêng cao, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và khả năng tương thích sinh học tốt. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như hàng không vũ trụ, hóa dầu, kỹ thuật y sinh và quốc phòng. Thông qua-việc giới thiệu công nghệ lâu dài, nghiên cứu và phát triển độc lập cũng như thúc đẩy ứng dụng, ngành công nghiệp titan của Trung Quốc đã bước vào giai đoạn phát triển nhanh chóng, với sản lượng tăng đều đặn, củng cố vị thế là công ty lớn trong ngành titan toàn cầu. Trong những năm gần đây, nhu cầu về titan và hợp kim của nó tiếp tục tăng, môi trường dịch vụ của chúng trở nên đa dạng hơn, các quy trình tạo hình ngày càng phức tạp và các yêu cầu về thông số kỹ thuật hiệu suất vật liệu không ngừng tăng lên.
Gia công nhựa là một kỹ thuật sản xuất sử dụng ngoại lực để tạo ra biến dạng dẻo trong vật liệu, từ đó đạt được hình dạng, cấu trúc vi mô và tính chất mong muốn. Các phương pháp xử lý nhựa phổ biến bao gồm rèn, cán, ép đùn, kéo và kéo sợi. Tuy nhiên, titan và hợp kim của nó thể hiện độ bền và độ cứng tăng lên đồng thời độ dẻo và độ bền giảm trong quá trình biến dạng dẻo. Quá trình xử lý cũng có thể dễ dàng dẫn đến các vấn đề như nứt bề mặt, oxy hóa và độ nhám quá mức, có thể ảnh hưởng xấu đến các tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn và độ chính xác lắp ráp tiếp theo của các bộ phận. Trong những năm gần đây, công nghệ tạo hình siêu dẻo (SPF) mới nổi đã được ứng dụng rộng rãi, cải thiện đáng kể những thách thức về khả năng tạo hình của hợp kim titan.
Hiện nay, công nghệ xử lý nhựa bao gồm cả phương pháp truyền thống và phương pháp mới. Việc lựa chọn kỹ thuật gia công nhựa phù hợp là rất quan trọng để nâng cao chất lượng của các sản phẩm titan và hợp kim titan. Bài viết này đánh giá tiến độ nghiên cứu và hiện trạng ứng dụng các kỹ thuật xử lý nhựa chính cho titan và hợp kim của nó (rèn, cán, ép đùn, v.v.) và đưa ra quan điểm về xu hướng phát triển trong tương lai.
Để biết thêm chi tiết, vui lòng truy cập liên kết poduct của chúng tôi: https://www.lyhsmetal.com/titanium/ectangular-titanium-tube.html
Kỹ thuật chế biến nhựa truyền thống
rèn
Rèn là một phương pháp phổ biến để gia công các thành phần kim loại. Nó liên quan đến việc tạo áp lực để gây biến dạng dẻo, từ đó thu được các bộ phận có hình dạng và cấu trúc vi mô mong muốn. Do đặc điểm cấu trúc tinh thể của hợp kim titan, sản phẩm của chúng rất nhạy cảm với các thông số rèn (ví dụ: nhiệt độ, lượng biến dạng), đòi hỏi phải kiểm soát quá trình nghiêm ngặt. Trong quá trình rèn, các hạt titan sắp xếp lại và trở nên dày đặc hơn, các tạp chất và khoảng trống bên trong được loại bỏ, đồng thời giảm bớt một phần ứng suất bên trong.
Do đó, tính đồng nhất của vật liệu, độ tinh khiết, tính chất cơ học và chất lượng bề mặt được cải thiện. Tuy nhiên, nhược điểm của nó cũng rõ ràng: hiệu quả sản xuất tương đối thấp, thách thức đáng kể trong việc kiểm soát quy trình và khó xử lý các bộ phận có hình dạng phức tạp.
Lăn
Cán được ưa chuộng vì chi phí thấp và thuận tiện trong vận hành. Vật liệu kim loại bị biến dạng nghiêm trọng trong quá trình cán và việc điều chỉnh các thông số quy trình có thể làm thay đổi cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của chúng. Dựa vào nhiệt độ gia công, cán được chia thành cán nóng và cán nguội. Cán nóng, được thực hiện ở nhiệt độ cao, có thể loại bỏ các khuyết tật trong phôi và cho phép tạo ra các biến dạng lớn. Ở những vùng có biến dạng cao, quá trình phục hồi động và kết tinh lại xảy ra. Cán nguội thường không tạo ra sự phục hồi hoặc kết tinh lại nhưng có thể tăng cường độ bền vật liệu và độ bóng bề mặt. Nó thường được sử dụng như là bước cuối cùng trong sản xuất tấm và dải.
Additionally, annealing can be incorporated during rolling to control deformation, or bending distortions can be directly corrected. In recent years, rolling technology in China has developed rapidly, becoming a crucial forming method for titanium and titanium alloy products like plates, bars, and tubes. Compared to forging, rolling offers higher efficiency, greater product precision, and significantly lower production costs, making it suitable for low-cost manufacturing of titanium alloys. Plates are categorized by thickness into thick plates (>4,76 mm) và tấm mỏng (Nhỏ hơn hoặc bằng 4,76 mm). Các tấm dày được-cán nóng đến kích thước cuối cùng, trong khi các tấm mỏng có thể được cán nóng, sau đó là cán nguội hoặc các phương pháp hiệu quả hơn như cán gói, cán gói nóng hoặc sản xuất cuộn-đến-cuộn. Các thanh chủ yếu được tạo ra bằng kỹ thuật xử lý biến dạng lớn-.
Để biết thêm chi tiết, vui lòng truy cập liên kết poduct của chúng tôi:https://www.lyhsmetal.com/titanium/titanium-machined-parts.html
Phun ra
Tạo hình đùn, bằng cách áp dụng ứng suất nén ba trục, cho phép biến dạng dẻo lớn và cải thiện hiệu suất toàn diện của sản phẩm. Nó mang lại những ưu điểm như khả năng ứng dụng rộng rãi, hiệu quả sản xuất cao và quy trình xử lý tương đối đơn giản, khiến nó trở thành phương pháp phổ biến để sản xuất ống và thanh hợp kim titan. Dựa trên mối quan hệ giữa hướng dòng chảy kim loại và chuyển động của chày, quá trình ép đùn có thể được phân loại thành ép đùn tiến (trực tiếp), ép đùn ngược (gián tiếp), ép đùn kết hợp và ép đùn xuyên tâm. Do tính đàn hồi nghiêm trọng của titan và hợp kim của nó, quá trình biến dạng đùn của chúng phức tạp hơn so với các hợp kim khác, khiến nhiệt độ đùn và các thông số quy trình trở nên đặc biệt quan trọng.
So với rèn và cán, quá trình ép đùn dễ dàng đạt được sự biến dạng của các kim loại có độ dẻo- thấp và liên kết các kim loại khác nhau dễ dàng hơn. Nó cũng tránh được nhu cầu về bộ thiết kế khuôn đầy đủ đắt tiền, mang lại hiệu quả xử lý cao và tính linh hoạt trong sản xuất. Tuy nhiên, do tính chất vật lý và hóa học độc đáo của hợp kim titan, các vấn đề như tăng nhiệt độ, tăng khả năng chống biến dạng và dính khuôn có thể xảy ra trong quá trình ép đùn. Việc lựa chọn các phương pháp bôi trơn và chất bôi trơn thích hợp là chìa khóa để giảm lực ép đùn một cách hiệu quả, kéo dài tuổi thọ khuôn và cải thiện chất lượng sản phẩm, đồng thời đã trở thành một công nghệ quan trọng trong sản xuất ép đùn hợp kim titan. Hơn nữa, các yếu tố như thiết kế khuôn ép đùn và các thông số quy trình ảnh hưởng đến chất lượng của các mặt cắt hợp kim titan.
Các thông số chính bao gồm tỷ lệ đùn (λ), nhiệt độ gia nhiệt phôi và tốc độ đùn. Tỷ lệ ép đùn có liên quan đến loại hợp kim, phương pháp ép đùn, yêu cầu sản phẩm và công suất ép. Chất bôi trơn thủy tinh có thể bảo vệ phôi một cách hiệu quả trong quá trình gia nhiệt và cung cấp dầu bôi trơn trong quá trình ép đùn. Ngoài ra, tốc độ ép đùn không chỉ ảnh hưởng đến đặc tính sản phẩm và chất lượng bề mặt mà còn ảnh hưởng đến lực ép đùn. Tốc độ quá cao có thể dẫn đến dòng kim loại không đều; tốc độ đùn phù hợp thường dưới 200 mm/s.
Kỹ thuật chế biến nhựa mới
Titan và các hợp kim của nó được đặc trưng bởi khả năng chống biến dạng cao và sự phát triển cấu trúc vi mô phức tạp trong quá trình gia công nóng. Các kỹ thuật xử lý nhựa thông thường như rèn, cán và ép đùn thường gặp khó khăn trong việc tạo thành các hình dạng phức tạp. Công nghệ Superplastic Forming (SPF) giải quyết hiệu quả vấn đề này. Đây là một kỹ thuật sản xuất linh kiện hiệu quả cao phù hợp với các vật liệu, như một số hợp kim titan nhất định, có tính siêu dẻo trong các điều kiện bên trong và bên ngoài cụ thể. Sử dụng SPF không chỉ có thể giảm chi phí sản xuất mà còn cải thiện đáng kể hiệu quả tạo hình. Nó đã trở thành một phương pháp quan trọng để xử lý hợp kim titan và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.
Các phương pháp SPF chính bao gồm tạo hình kéo dài siêu dẻo, rèn khuôn siêu dẻo, ép đùn siêu dẻo và tạo hình thổi siêu dẻo (tạo hình áp suất khí). SPF mang lại những ưu điểm như độ biến dạng lớn, không bị thắt cổ, ứng suất dòng chảy thấp và khả năng định dạng tốt. Kỹ thuật biến dạng dẻo nghiêm trọng (SPD) có thể cải thiện độ bền và độ dẻo dai của vật liệu, đạt được các đặc tính toàn diện nâng cao.
Các phương pháp SPD chính bao gồm Xoắn áp suất cao (HPT), Xử lý/hàn khuấy ma sát (FSP/FSW), Ép góc kênh bằng nhau (ECAP), Liên kết cuộn tích lũy (ARB) và Rèn đa hướng (MDF). Hơn nữa, để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về vật liệu trong các môi trường dịch vụ khác nhau, các nhà nghiên cứu đã kết hợp SPF với các kỹ thuật truyền thống như rèn, cán, ép đùn và kéo, phát triển các công nghệ biến dạng composite khác nhau đã được nghiên cứu rộng rãi. Trong những năm gần đây, phạm vi nghiên cứu SPF liên tục được mở rộng nhưng độ sâu điều tra vẫn còn chưa đầy đủ. Nhiều công việc vẫn còn ở giai đoạn lý thuyết và thử nghiệm. Cần khám phá thêm các cơ chế nội tại và quy tắc xử lý hình thành siêu dẻo cho hợp kim titan, cùng với những cải tiến về phương pháp xử lý, thiết bị, chất lượng linh kiện, hiệu quả sản xuất và mở rộng phạm vi ứng dụng.
Để biết thêm chi tiết, vui lòng truy cập liên kết poduct của chúng tôi: https://www.lyhsmetal.com/titanium/titanium-hình chữ nhật-bar.html
Liên kết khuếch tán (DB), còn được gọi là hàn khuếch tán, là một kỹ thuật hàn{0}trạng thái rắn trong đó các vật liệu được tiếp xúc dưới nhiệt độ và áp suất nhất định, đạt được liên kết chặt chẽ thông qua quá trình khuếch tán nguyên tử kéo dài. Nó cho phép nối các khu vực-lớn với ứng suất dư tối thiểu. Khi nhiệt độ hình thành siêu dẻo của vật liệu gần với nhiệt độ liên kết khuếch tán của nó, SPF và DB có thể được hoàn thành trong một chu trình gia nhiệt/áp suất duy nhất để tạo ra các cấu trúc cứng cục bộ hoặc cứng toàn bộ hoặc các thành phần nguyên khối phức tạp hơn. Điều này đã phát triển thành quy trình Liên kết tạo hình/khuếch tán siêu dẻo (SPF/DB). Công nghệ SPF/DB được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong ngành hàng không, mang lại những lợi ích như: ① Định hình nhiều bộ phận thành một cấu trúc nguyên khối trong một chu trình gia nhiệt, giảm chi phí; ② Biến dạng lớn, không có vết nứt-với ứng suất dư tối thiểu và độ chính xác tạo hình cao; ③ Hiệu suất tổng thể tuyệt vời của kết cấu, tăng cường khả năng chống mỏi và ăn mòn.
Nhu cầu hiện tại trong các ngành hàng không vũ trụ, ô tô và công nghệ-công nghệ cao về xử lý thành phần nhấn mạnh đến trọng lượng nhẹ, độ bền-độ bền cao, độ chính xác, hiệu quả cao và tính bền vững. Nhiều quy trình tạo hình nhựa chính xác yêu cầu khuôn chuyên dụng và có thể tiêu tốn nhiều năng lượng-. Công nghệ tạo hình gia tăng đã thu hút sự chú ý nhờ khắc phục những nhược điểm của tạo hình chính xác truyền thống, chẳng hạn như độ đặc hiệu khuôn cao và mức tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên, có tương đối ít báo cáo nghiên cứu về quá trình tạo hình gia tăng hợp kim titan. Các quy trình hiện tại gặp phải những hạn chế như dễ bị khuyết tật hình thành, độ ổn định hình thành kém và thiết bị phức tạp, đắt tiền.
Có rất nhiều phương pháp xử lý nhựa cho titan và hợp kim của nó, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Cần lựa chọn quy trình phù hợp dựa trên các yêu cầu cụ thể, nhìn chung tuân theo các nguyên tắc sau: vận hành đơn giản và tin cậy; đáp ứng nhu cầu về hiệu suất sản phẩm; chi phí quá trình thấp. Khi các lĩnh vực ứng dụng của titan và hợp kim của nó tiếp tục mở rộng, các công nghệ và quy trình mới hiệu quả,{2}}chất lượng cao và chi phí thấp (chẳng hạn như SPF, SPF/DB, tạo hình gia tăng tổng hợp, v.v.) đang liên tục được phát triển và nghiên cứu. Với-nghiên cứu chuyên sâu liên tục về các công nghệ và kỹ thuật xử lý hợp kim titan mới, chất lượng sản phẩm và khả năng cạnh tranh sẽ tiếp tục được cải thiện.
