Wie erzeugt die Remeltierung von Vakuumbogen die ultimative Reinheit von Titanimboten?

In der Präzisionskette der High-End-Fertigung nehmen Titan-Pergots mit ihren einzigartigen Metalleigenschaften eine unersetzliche Position ein. Von der leichten Struktur von Luft- und Raumfahrtfahrzeugen bis hin zur korrosionsresistenten Hülle von Tiefseesonden, von biomedizinischen Implantaten bis hin zu korrosionsresistenten Pipelines in der chemischen Industrie bestimmen die Reinheit und Gleichmäßigkeit von Titan-Ingots direkt die Leistungsgrenzen dieser Anwendungen. Auf dem Weg zum Schmieden von Titanimboten ist die VARC -Technologie (Remeling) der Vakuumbogen wie ein präziser Skalpell. Durch drei Runden strenger Schmelzprozesse werden Verunreinigungen von Schicht für Schicht abgeschafft, und schließlich wird ein Titan -Barren mit einheitlicher Zusammensetzung und ausgezeichnete Leistung gegossen. Diese Technologie ist nicht nur eine Garantie für die Reinheit von Titanmaterialien, sondern auch die Kernkraft der treibenden Kraft für die Förderung der High-End-Herstellung, um Material Engpässe zu durchbrechen.

Der industrielle Wert von Titanmaterialien ergibt sich aus seiner geringen Dichte, hohen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und anderen Merkmalen, aber die Leistung dieser Eigenschaften hängt stark von der Reinheit des Materials ab. Auf mikroskopischer Ebene existieren Verunreinigungselemente (wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Eisen usw.) in der Titanmatrix in Form von Einschlüssen oder zweiten Phasen und bilden Spannungskonzentrationspunkte. Wenn das Material externen Kräften oder extremen Umgebungen ausgesetzt ist, werden diese Defekte zur Quelle für die Rissinitiierung, was zu einer Abnahme der Materialstärke, dem Verlust der Zähigkeit und sogar katastrophalen Versagen führt. Zum Beispiel hat das Luft- und Raumfahrtfeld äußerst hohe Anforderungen für die Ermüdungslebensdauer von Titanmaterialien, und winzige Verunreinigungen können zu einer versteckten Gefahr für die Flugsicherheit werden. Im biomedizinischen Gebiet können Verunreinigungen in Implantaten Abstoßungsreaktionen oder Korrosionsverschlechterungen verursachen, was die Gesundheit von Patienten gefährdet.

Es ist schwierig, Verunreinigungen mit herkömmlichen Schmelztechnologie vollständig zu beseitigen, insbesondere die Elemente, die mit Titan eutektik oder niedrigem MelTing Point-Verbindungen bilden. Diese Verunreinigungen können in der anschließenden Verarbeitung umverteilt werden, bildende Segregation oder regionale Defekte bilden, wodurch die materiellen Eigenschaften weiter geschwächt werden. Daher ist die Erreichung der ultimativen Reinheit von Titanimboten durch Prozessinnovation zum Kernaussprechen der Titanindustrie geworden.

Die Vakuumbogen -Remelding -Technologie erreicht durch den synergistischen Effekt des Elektrodenschmelzens und der richtungsalen Verfestigung eine tiefe Reinigung der Titanflüssigkeit. Die technische Logik kann in drei Schlüsselphasen zerlegt werden:

In der ersten Runde des VAR-Prozesses wird die konsumierbare Elektrode (normalerweise aus hohem Schwamm Titan und mittlerer Legierung) erhitzt und durch ARC in einer Vakuumumgebung geschmolzen. Da das Schmelzen unter Vakuumbedingungen durchgeführt wird, werden Gasverunreinigungen wie Sauerstoff und Stickstoff effektiv unterdrückt; Gleichzeitig haben hohe Dampfdruckverunreinigungen in der Titanflüssigkeit (z. B. Chloride von Magnesium und Aluminium) während des Schmelzprozesses verflüssigt und entkommen. In dieser Phase kann etwa 50% der ursprünglichen Verunreinigungen entfernen und eine vorläufige Grundlage für die Reinheit des Titanimbotens legen.

Die zweite Runde der VAR steuert die Verfestigungsrate und den Temperaturgradienten, um die Homogenisierung der Titanflüssigkeit während der Richtungsverfestigung der Zusammensetzung zu erreichen. Das flüssige Metall am Boden des geschmolzenen Pools kristallisiert zuerst, während Verunreinigungen aufgrund des Segregationseffekts an der Oberseite des geschmolzenen Pools angereichert sind. Wenn die Elektrode verbraucht wird, wird der von Unreinheiten angereicherte Bereich allmählich entfernt, um zu verhindern, dass er in den endgültigen Inferen eingeht. Dieser Prozess reduziert nicht nur den Verunreinigungsgehalt weiter, sondern verbessert auch die Mikrostruktur durch Dendrit -Quetsch- und Rekristallisationsmechanismen.

Die dritte VAR -Runde konzentriert sich auf die Reinigung im Mikroskala. Durch die Optimierung der ARC -Parameter und der Schmelzatmosphäre können die Größe und Verteilung der Einschlüsse genau kontrolliert werden. Beispielsweise kann die elektromagnetische Rührentechnologie das Schweben von Einschlüssen beschleunigen, während die ultrahohe Vakuumumgebung (<10⁻³ PA) die Neuanpassung von Gasverunreinigungen hemmen kann. Der Sauerstoffgehalt des Finalimbots kann auf unter 0,1%reduziert werden, und der Stickstoffgehalt beträgt weniger als 0,015%, was den strengen Standards des Titans von Luft- und Raumfahrtqualität entspricht.

Die verbesserte Reinheit der Var -Technologie führt direkt zu einem Sprung in der Leistung von Titanimboten und formuliert die Möglichkeit von industriellen Anwendungen in mehreren Dimensionen:

1. Verbesserung der Ermüdung auf Quantenebene
Die Verringerung des Verunreinigungsgehalts verringert die Quelle der Rissinitiierung erheblich und verlängert die Ermüdungslebensdauer von Titanmaterialien mehrmals. Nachdem die Kompressorscheibe eines Flugzeugmotors mit Var Titanium-Binnenscheiben hergestellt wurde, wird die Ermüdungsfestigkeit mit hoher Zyklus von 400 MPa auf mehr als 600 MPa erhöht, was den Bedürfnissen der neuen Generation von Motoren entspricht, um das Gewicht zu reduzieren und die Effizienz zu steigern.

2. Essentieller Durchbruch bei Korrosionsbeständigkeit
Der auf der Oberfläche der reinen Titanmatrix gebildeten dichten Oxidfilm (TiO₂) weist eine höhere Stabilität auf, und die Korrosionsrate wird um zwei Größenordnungen in starken Säure-, Starken Alkali- oder Hochtemperaturumgebungen verringert. Dies erweitert die Anwendungslebensdauer von Var Titanium -Barren in chemischen Pipelines, Meerwasserentsalzungsgeräten und anderen Feldern von 5 Jahren bis mehr als 20 Jahren.

3.. Revolutionäre Verbesserung der Verarbeitungsleistung
Die gleichmäßige Zusammensetzung der Zusammensetzungsverteilung beseitigt die Segregationsdefekte herkömmlicher Titanimbüsse und verringert das Risiko eines Risses beim Schmieden, beim Rollen und anderen Verarbeitungsprozessen erheblich. Gleichzeitig verringert der Gehalt mit niedriger Verunreinigung die Oberflächenoxidation und die inneren Poren während der heißen Arbeit, und die Streckungsrate wird von 70% auf mehr als 90% erhöht.

4. Die Eckpfeiler von hochmodernen Anwendungen wie Superkongressivität und Wasserstoffspeicherung
Im Bereich der supraleitenden Titanmaterialien kann die VAR -Technologie den Verunreinigungsgehalt auf PPM -Ebene steuern, um die supraleitende Leistung des Materials bei extrem niedrigen Temperaturen zu gewährleisten. In Titanlegierungen der Wasserstoffspeicherung kann die reine Matrix die Wasserstoffabsorption und Freisetzungseffizienz und Zyklusstabilität verbessern.