از اسفنج ریز متخلخل تا شبکه متراکم: نوترکیبی متالورژیکی صفحات و میله‌های تیتانیوم تخریب‌شده و طرح‌بندی مهندسی پیشرفته-

در هرم مواد صنعت مدرن، تیتانیوم (تیتانیوم) به دلیل استحکام خاص بی‌نظیر و مقاومت در برابر خوردگی شدید، به «فلز فضایی» و «فلز اقیانوسی» معروف است. با این حال، در زمینه متالورژی، جذاب ترین چیز در مورد تیتانیوم در زندگی گذشته و حال آن نهفته است: یک سر آن اسفنج تیتانیوم است که شکلی شبیه سرباره دارد، ساختار شل دارد و به راحتی اکسید می شود و در حرارت زیاد منفجر می شود. در انتهای دیگر صفحات و میله‌های تیتانیوم{1} با دقت بالا با شبکه‌های داخلی متراکم و سطوح نقره‌ای سرد قرار دارند.

تکامل از "اسفنج سوراخ" به "سلاح سنگین کشور بزرگ" نه تنها سمفونی دما و فشار است، بلکه یک فرآیند شدید برای فناوری متالورژی مدرن برای کنترل دقیق ریزساختار فلزی (ریزساختار) و جهت گیری دانه است.

I. سازماندهی مجدد متالورژیکی: "چهار مرحله تکامل هسته" تبدیل تیتانیوم اسفنجی به صفحات و میله ها

در زنجیره تامین در سطح بین‌المللی، از شکل‌گیری اسفنج تیتانیوم تا مواد نهایی (صفحه تیتانیوم، میله تیتانیوم)، حلقه بسته تولید هسته سخت زیر باید تجربه شود:

1. متالورژی شمش: "تولد شبکه" تحت خلاء

تیتانیوم اسفنجی را نمی توان مستقیماً پردازش کرد. اول از همه، اسفنج تیتانیوم باید دقیقاً با آلومینیوم، وانادیم، مولیبدن، قلع و سایر عناصر آلیاژی تناسب داشته باشد و با فشار بالا در بلوک های الکترود فشرده شود. تصمیم گیری دوگانه-برای ذوب (VAR در مقابل EB): برای حذف-درآمدهای با چگالی کم (LDI) و{5}}درگیرهای با چگالی بالا (HDI)، شمش‌های تیتانیوم با درجه کیفی بالا یا نیمه‌رسانا{7}}باید شمش‌های تیتانیوم با درجه خلاء3 aAR2 متحمل شوند. ذوب مجدد برای بیلت صفحه تیتانیوم{11}بسیار عریض، صنعت مدرن ذوب کوره بستر سرد شده با پرتو الکترونی (EBCHM) را ترجیح می‌دهد، که می‌تواند شمش‌های مسطح بزرگ را بدون جداسازی در یک زمان بسازد.

2. Cogging شمش‌های تیتانیوم تازه ریخته‌گری شده با دانه‌های ستونی پر شده‌اند و مواد سفت و شکننده با ناهمسانگردی جدی هستند.

قدرت نسبت آهنگری بزرگ: عبور از هزاران تن پرس هیدرولیک برای انجام طولانی‌سازی و پایه‌های مکرر در جهات مختلف در ناحیه فاز بتا یا منطقه دو{1}فاز ضروری است. ماهیت این فرآیند شکستن کامل دانه ها از طریق تبلور مجدد دینامیک (تبلور مجدد دینامیک) برای کاهش به دانه های ریز و یکنواخت Equiaxed (Equiaxed Grains) است که سنگ بنای عمر خستگی بالای میله های تیتانیوم است.

3. تکامل شنت: "حوضه آبخیز تغییر شکل مکانیکی حرارتی" بین صفحه تیتانیوم و میله تیتانیوم

پس از-بیلت‌های با کیفیت بالا (بیلت/اسلب)، صفحات تیتانیوم و میله‌های تیتانیوم به خط تولید کاملاً متفاوتی رفته‌اند:

میله های تیتانیوم (نورد پایانی و آهنگری چرخشی): بیلت به طور مداوم در چند گذر نورد، کشیده یا آهنگری چرخشی می شود. مهندسان باید به شدت دمای تکمیل را کنترل کنند تا کنترل بافت میله تیتانیوم را تنظیم کنند تا اطمینان حاصل شود که استحکام کششی و استحکام تسلیم آن کاملاً مطابقت دارند.

صفحه تیتانیوم (نورد متقاطع در مقابل نورد گرم/نورد سرد): به منظور از بین بردن ناهمسانگردی فلز در هنگام نورد یک طرفه، صفحه تیتانیوم بالا{{2} از فرآیند نورد متقاطع (نورد متقاطع) استفاده می کند (یعنی چرخش 90 درجه پس از نورد طولی و دوباره نورد). با کنترل دقیق نسبت فشار پایین- نورد سرد و گرم، یکنواختی نیروی وارد بر صفحه در هر جهت تضمین می شود.

4. بازپخت و تکمیل در خلاء صفحات و میله های تیتانیوم نهایی باید در یک کوره با خلاء بالا بازپخت شوند تا تنش پسماند داخلی از بین برود و از شکنندگی هیدروژن جلوگیری شود. سطح ترشی، زمین بدون مرکز (برای میله های تیتانیوم) یا صیقل داده می شود تا حالت سطحی عالی برای تحویل نهایی ایجاد شود.

II. نقشه مرزی{1}: رمزگشایی مسیر اقیانوس آبی پیشرفته-که توسط صفحات و میله های تیتانیومی کنترل می شود

علاوه بر-قاب‌های شناخته شده بدنه هواپیماهای هواپیمایی غیرنظامی و مبدل‌های حرارتی شیمیایی،-مواد تیتانیوم با کیفیت بالا بر نواحی فوق‌العاده- زیر تسلط دارند:

1. تراشه‌های نیمه‌رسانا: صفحات تیتانیوم با درجه خلوص{{1}بالا-الکترونیک-بالا-بالا-

در ساخت ویفر نیمه هادی، موانع فلزی و دروازه های ویفر از تراشه های میکرونی- با رسوب کندوپاش PVD تشکیل می شوند. این مستلزم آن است که خلوص هدف تیتانیوم مورد استفاده به عنوان منبع تبخیر باید بالاتر از 99.999٪ (5N) باشد. صفحات تیتانیوم با خلوص{{6} فوق العاده بالا که توسط ذوب خلاء و-تقاطع تغییر شکل بزرگ- نورد تشکیل می‌شوند، معمولاً دارای اندازه دانه‌های میکروسکوپی کمتر از ۵۰ میکرومتر و درجه بالایی از جهت‌گیری کریستالی ثابت هستند که مستقیماً یکنواختی ضخامت لایه لایه را در طول زمان تعیین می‌کند.

2. بیوپزشکی: میله تیتانیوم پزشکی-ناخن‌های ارتوپدی قابل کاشت مفصل و ستون فقرات (کاشت‌های ارتوپدی)

در ترمیم استخوان انسان، انتخاب میله‌های تیتانیوم Ti-6Al-4V ELI (عنصر با شکاف فوق‌العاده کم) که مطابق با استاندارد ASTM F136 هستند، جریان اصلی بین‌المللی است. محتوای اکسیژن این میله تیتانیوم به شدت در کمتر از یا برابر با 0. 13٪ کنترل می شود. میله‌های تیتانیوم پزشکی با دانه‌های ریز و با خلوص بالا، با دقت CNC برای تبدیل شدن به ناخن‌های استخوان انسان و مفاصل مصنوعی ساخته شده‌اند، که مقاومت در برابر خستگی شدید را ارائه می‌کنند و در عین حال سازگاری کامل زیستی و سمیت سلولی صفر را تضمین می‌کنند.

3. تجاری: آهنگری قالب میله تیتانیوم-قطعات جدید دیسک موتور موشک

با توسعه موشک‌های قابل استفاده مجدد، توربوپمپ‌های موتور و دیسک‌های هسته (دیسک‌ها) نیاز به تحمل بارهای دینامیکی عظیم از سرمای شدید (هیدروژن مایع/اکسیژن مایع) تا دمای متوسط ​​دارند. دیسکی که از میله‌های تیتانیوم{1}بالا در فرآیند آهنگری قالب داغ ساخته می‌شود، دارای چقرمگی شکست بسیار بالایی است و «استخوان فولادی و آهنی» است که از بازیابی ایمن موشک‌ها پشتیبانی می‌کند.