Mikro gözenekli süngerden yoğun kafese: yapısı bozulmuş titanyum plakalar ve çubukların "metalurjik rekombinasyonu" ve üst-mühendislik düzeni
Modern endüstrinin malzeme piramidinde Titanyum (Titanyum), benzersiz özgül gücü ve aşırı korozyon direnci nedeniyle "uzay metali" ve "okyanus metali" olarak bilinir. Ancak metalurji alanında titanyumun en büyüleyici yanı geçmiş ve şimdiki yaşamında yatıyor: Bir ucu cüruf şeklindeki, gevşek bir yapıya sahip olan ve yüksek ısıda oksitlenmesi ve patlaması çok kolay olan Titanyum Sünger; Diğer uçta ise yoğun iç kafeslere ve soğuk gümüşi yüzeylere sahip yüksek-hassas titanyum plakalar ve çubuklar bulunur.
"Delikli sünger"den "büyük ülkenin ağır silahına" evrim, yalnızca sıcaklık ve basıncın bir senfonisi değil, aynı zamanda modern metalurji teknolojisinin metal Mikroyapısını (Mikroyapı) ve tane yönelimini hassas bir şekilde kontrol etmesi için aşırı bir süreçtir.
I. Metalurjik yeniden yapılanma: sünger titanyumun plakalara ve çubuklara dönüşümünün "dört temel evrim aşaması"
Uluslararası düzeydeki tedarik zincirinde, titanyum süngerin oluşumundan nihai malzemeye (titanyum plaka, titanyum çubuk) kadar aşağıdaki sert-çekirdek üretim kapalı döngüsünün deneyimlenmesi gerekir:
1. Külçe Metalurjisi: Vakum Altında "Kafes Doğuşu"
Sünger titanyum doğrudan işlenemez. Öncelikle titanyum süngerin alüminyum, vanadyum, molibden, kalay ve diğer alaşım elementleriyle hassas bir şekilde orantılanması ve yüksek basınçla elektrot bloklarına preslenmesi gerekiyor. Eritme için çift-yol kararı (VAR ve EB): Düşük-yoğunluklu kalıntıları (LDI) ve yüksek-yoğunluklu kalıntıları (HDI) ortadan kaldırmak için, yüksek-kaliteli sınıf veya yarı iletken-sınıf titanyum külçelerin 2 ila 3 vakumlu tüketilebilir elektrik ark ocağında (VAR) yeniden eritilmesi gerekir. Modern endüstri, ultra-geniş titanyum levhadan oluşan kütük için, büyük düz külçeleri tek seferde ayrılmadan dökebilen elektron ışınıyla soğutmalı yataklı fırında (EBCHM) eritmeyi tercih ediyor.
2. Dişli Yeni dökülmüş titanyum külçeler Sütunlu Tanelerle doldurulmuştur ve malzeme ciddi anizotropi ile sert ve kırılgandır.
Büyük dövme oranının gücü: Beta faz bölgesinde veya + iki-faz bölgesinde birden fazla yönde tekrarlı uzatma ve iskeleler gerçekleştirmek için binlerce tonluk hidrolik preslerden geçmek gerekir. Bu sürecin özü, titanyum çubukların yüksek yorulma ömrünün temel taşı olan ince, tekdüze Eş Eksenli Tanelere (Eş Eksenli Taneler) indirgemek için Dinamik Yeniden Kristalleştirme (Dinamik Yeniden Kristalleştirme) yoluyla taneleri tamamen kırmaktır.
3. Şantın Evrimi: Titanyum Plaka ve Titanyum Çubuk arasındaki "Termo-mekanik Deformasyon Havzası"
Yüksek-kaliteli kütüklerin (Kütük/Döşeme) ardından titanyum plakalar ve titanyum çubuklar tamamen farklı bir üretim hattına geçti:
Titanyum çubuklar (son haddeleme ve döner dövme): Kütük birden fazla geçişte sürekli olarak haddelenir, çekilir veya döner şekilde dövülür. Mühendisler, çekme mukavemeti ile akma mukavemetinin mükemmel şekilde eşleştiğinden emin olmak amacıyla titanyum çubuğun dokulandırma kontrolünü düzenlemek için son işlem sıcaklığını sıkı bir şekilde kontrol etmelidir.
Titanyum levha (Çapraz Haddeleme ve sıcak haddeleme/soğuk haddeleme): Tek-yönlü haddeleme sırasında metalin anizotropisini ortadan kaldırmak için, yüksek- uçlu titanyum levha Çapraz Haddeleme (Çapraz Haddeleme) işlemini benimser (yani, boylamasına haddeleme ve tekrar haddelemeden sonra 90 derece döner). Sıcak ve soğuk haddelemenin aşağı-basınç oranının doğru bir şekilde kontrol edilmesiyle, plaka üzerinde herhangi bir yöndeki kuvvetin eşitliği sağlanır.
4. Vakumlu Tavlama ve Son İşlem Son titanyum plakaların ve çubukların, dahili artık gerilimi ortadan kaldırmak ve hidrojen gevrekleşmesini önlemek için yüksek vakumlu bir fırında tavlanması gerekir. Nihai teslimat için mükemmel bir yüzey durumu oluşturmak üzere yüzey turşulanır, merkezsiz taşlanır (titanyum çubuklar için) veya cilalanır.
II. Sınır-ötesi haritası: titanyum plakalar ve çubuklar tarafından kontrol edilen-son teknoloji mavi okyanus yolunun şifresi çözülüyor
İyi bilinen-sivil havacılık uçak gövde çerçeveleri ve kimyasal ısı eşanjörlerine ek olarak, yüksek-kaliteli titanyum malzemeler, aşağıda belirtilen yüksek-premium alanlara hakimdir:
1. Yarı iletken çipler: ultra-yüksek-saflıkta titanyum plakalar-elektronik-sınıf püskürtme hedef boşlukları
Yarı iletken levha imalatında, mikron-ölçekli yongalardan oluşan metal bariyerler ve levha kapıları, PVD püskürtme biriktirme yoluyla oluşturulur. Bu, buharlaştırma kaynağı olarak kullanılan titanyum hedefinin saflığının %99,999'un (5N) üzerinde olmasını gerektirir. Vakumla eritme ve süper-büyük deformasyona sahip çapraz{-döndürme yoluyla oluşturulan ultra-yüksek{-saflıktaki titanyum plakalar genellikle 50um'den daha küçük mikroskobik tane boyutuna ve püskürtme sırasında filmin kalınlık tekdüzeliğini doğrudan belirleyen yüksek derecede tutarlı kristal yönelimine sahiptir.
2. Biyomedikal: Tıbbi Titanyum Çubuk-İmplante Edilebilir Ortopedik Eklem ve Omurga Çivileri (Ortopedik İmplantlar)
İnsan kemiği onarımında, ASTM F136 standardını karşılayan Ti-6Al-4V ELI (ultra-düşük aralıklı eleman) titanyum çubukların seçimi uluslararası ana akımdır. Bu titanyum çubuğun oksijen içeriği %0. 13'den az veya buna eşit olarak sıkı bir şekilde kontrol edilir. İnce-taneli, yüksek saflıkta tıbbi titanyum çubuklar, mükemmel biyo-uyumluluk ve sıfır sitotoksisite sağlarken aşırı yorulma direnci sağlayan insan kemik çivileri ve yapay eklemler haline gelmek üzere CNC hassasiyetinde işlenir.
3. Ticari: Titanyum çubuk kalıpta dövme-yeni roket motoru disk bileşenleri
Yeniden kullanılabilir roketlerin geliştirilmesiyle birlikte, motor turbo pompaları ve çekirdek Disklerin (Diskler), aşırı soğuktan (sıvı hidrojen/sıvı oksijen) orta sıcaklıklara kadar çok büyük dinamik yüklere dayanması gerekir. Sıcak kalıpta dövme işlemi yoluyla üst düzey titanyum çubuklardan dövülen disk, son derece yüksek Kırılma Tokluğuna (Kırılma Tokluğu) sahiptir ve roketlerin güvenli bir şekilde kurtarılmasını destekleyen "çelik ve demir kemiktir".
