چگونه می توان فناوری اصلاح آلیاژهای سطحی صفحات تیتانیوم را به طور سیستماتیک تجزیه و تحلیل کرد؟

صفحات تیتانیومیاز سختی سطح ناکافی، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا و مقاومت در برابر سایش رنج می برند. در شرایط کاری پیچیده، آنها مستعد سایش، اکسیداسیون و خوردگی هستند و نمی توانند-الزامات خدمات طولانی مدت برنامه های کاربردی پیشرفته- را برآورده کنند. آلیاژ سطحی به عنوان یک فرآیند اصلی تقویت کننده برای صفحات تیتانیوم عمل می کند. با اتخاذ روش های فیزیکی، شیمیایی و متالورژیکی برای انتشار عناصر آلیاژی در لایه سطحی صفحات، ترکیب و ریزساختار لایه سطحی تغییر می کند. با فرض حفظ خواص ذاتی زیرلایه، خواص سطحی از جمله مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر حرارت بالا به طور همزمان بهبود می‌یابد.

 

 

متفاوت از پوشش های معمولی، آلیاژ سطحی صفحات تیتانیوم یک لایه گرادیان را از طریق پیوند متالورژیکی از طریق انتشار عنصر تشکیل می دهد و خطر پوسته شدن پوشش را از بین می برد. تحت عمل انرژی حرارتی، عناصری مانند بور، نیتروژن، آلومینیوم و کروم به لایه سطحی تیتانیوم نفوذ می‌کنند تا فازهای سخت را تشکیل دهند و ریزساختار سطح را بازسازی کنند تا عملکرد سطح را به صورت هدفمند تقویت کنند.

 

 

1. آلیاژ عملیات حرارتی شیمیایی

نیتریدینگ

فراگیرترین فرآیند پذیرفته شده نیترید کردن در دمای 500 تا 650 درجه باعث ایجاد لایه‌های سخت TiN و Ti2N با اتصال قوی، مقاومت در برابر سایش عالی و مقاومت در برابر سایش می‌شود که به طور گسترده برای اجزای دقیق هوافضا اعمال می‌شود. از معایب آن می توان به چرخه های طولانی پردازش، لایه های نازک نیترید شده در دماهای پایین، دانه های درشت بستر و کاهش شکل پذیری در دماهای بالا اشاره کرد.

کربورسازی

عناصر کربنی در زیرلایه پخش می شوند تا یک لایه TiC سخت شده را تشکیل دهند که می تواند مقاومت سایشی Ti-6Al-4V را 3 تا 5 برابر افزایش دهد. با این حال، تمایل به اکسیداسیون در دماهای بالا دارد، و یکنواختی لایه کربوره شده تابع شرایط سطح زیرلایه است و آن را برای قطعات تیتانیومی با دیواره نازک نامناسب می کند.

خسته کننده

لایه های{0}}TiB و TiB2 با سختی بالا با مقاومت بهینه در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا-. با این وجود، لایه اصلاح شده دارای شکنندگی بالایی است و در اثر ضربه تمایل به ترک خوردن دارد. این فرآیند همچنین انرژی زیادی مصرف می کند و زمان پردازش طولانی را می طلبد، بنابراین به ندرت برای اجزای دقیق استفاده می شود.

سیمان فلزی

عناصری مانند آلومینیوم، کروم و مولیبدن برای تشکیل یک لایه گرادیان، عمدتاً برای اکسیداسیون در دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی، نفوذ می‌کنند. آلومینیزاسیون می‌تواند یک لایه اکسید متراکم را تشکیل دهد که با اجزای هوافضا با دمای بالا مطابقت دارد. نقطه ضعف اصلی در سرعت انتشار آهسته عناصر فلزی نهفته است که ساخت لایه های اصلاح شده ضخیم را دشوار می کند.

 

2. آلیاژسازی سطح پرتو با انرژی بالا

منابع حرارتی با انرژی بالا از جمله لیزرها و پرتوهای الکترونی برای ذوب لایه سطحی صفحات تیتانیوم و پودرهای آلیاژی استفاده می‌شوند و لایه‌های آلیاژی متراکم را در محل تشکیل می‌دهند. این فرآیند اثرات تقویتی قابل توجهی را با پارامترهای قابل تنظیم و حداقل آسیب به بستر ارائه می دهد.

این به دو حالت پردازش لیزری تقسیم می شود: پوشش پودری از قبل قرار داده شده و تغذیه همزمان پودر. ذوب سریع و انجماد سریع از طریق عملیات لیزر می‌تواند لایه‌های اصلاح‌شده متراکم دانه‌ریزی- با ضخامت و ترکیب قابل تنظیم ایجاد کند. پوشش‌های کاربردی مانند تیتانیوم-مس و تیتانیوم-نقره را می‌توان تهیه کرد و فرآیندهای بهینه می‌توانند منافذ و ترک‌ها را بدون آسیب رساندن به عملکرد زیرلایه کاهش دهند.

محدودیت‌های آن شامل تجهیزات گران قیمت، راندمان تولید انبوه پایین برای پردازش-وسعت، و دشواری بالا در اشکال‌زدایی پارامترهای فرآیند است.

 

3. آلیاژ رسوب بخار

PVD

روکش خلاء با دمای پایین- که پوشش‌های صاف و یکنواخت را بدون آسیب حرارتی ارائه می‌کند و سازگاری با محیط زیست دارد، سختی سطح و مقاومت در برابر سایش را بهبود می‌بخشد.

CVD

تشکیل فیلم از طریق-واکنش‌های فازی گاز با لایه قوی‌تر-پیوند زیرلایه، قادر به پردازش صفحه‌های تیتانیوم{2}شکل خاص.

اشکالات رایج هر دو فرآیند شامل لایه‌های اصلاح‌شده نازک و عمر مفید سایش محدود است که فقط برای شرایط کاری سبک-بار-و سایش کم به جای سناریوهای صنعتی بار سنگین{2}} قابل اعمال است.

 

 

1. عملیات حرارتی شیمیایی

هزینه کم، مناسب برای تولید انبوه، و چسباندن لایه قوی- بستر. بیشتر برای محافظت در برابر سایش و خوردگی قطعات تیتانیوم صنعتی معمولی استفاده می‌شود، اما به چرخه‌های پردازش طولانی نیاز دارد، ممکن است در دمای بالا به لایه‌های زیرین آسیب برساند، و فقط یک عملکرد- را بهبود می‌بخشد.

 

2.آلیاژسازی پرتو انرژی{1}لیزر

عملکرد مقاوم‌سازی فوق‌العاده، پوشش‌های چند کاره قابل تنظیم، آسیب‌های جزئی زیرلایه، قابل اعمال بر-قطعات تیتانیوم با دقت بالا در شرایط کاری شدید. معایب آن هزینه بالای تجهیزات و راندمان پایین برای تولید انبوه است.

 

3. رسوب بخار

دقت پردازش بالا، بدون تغییر شکل قطعه کار و کیفیت سطح برتر، ایده آل برای قطعات نازک-دیواره دقیق و مواد تیتانیوم پزشکی تحت بارهای سبک. با این حال، لایه اصلاح شده نازک نمی تواند در برابر سایش بارهای سنگین مقاومت کند.

 

اصول انتخاب

قطعات کار بارهای سنگین-تولید انبوه{{1}: عملیات حرارتی شیمیایی

قطعات دقیق سفارشی-برای صنایع هوافضا و پزشکی: آلیاژ لیزر

اجزای-دیواره نازک-با دقت بالا با نیاز به سایش کم: رسوب بخار

 

 

Ruihang، به عنوان تولید کننده مستقیم محصولات تیتانیوم، مواد اولیه با کیفیت مطلوب را برای تولید قطعات دقیق شما تامین می کند. اگر نیازی به خرید صفحات تیتانیوم دارید، لطفاً از طریق ایمیل با ما تماس بگیرید:Sam.Rui@bjrh-titanium.com