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钛及钛合金材料选鸿锐金属

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钛及钛合金的加工工艺


钛合金有着与钛金属类似的大气高温污染(吸收氢氧氮)、强度高导致的刀具寿命短、导热性差导致的粘刀等等一系列麻烦。

此外,热加工带来的金属相不均匀,晶粒粗大,残余应力,等等,也是钛合金热加工的难题。因此,工业纯钛和钛合金基材,在国际上基本是自由贸易,这与高性能碳纤维复合材料的禁运有很大的差异;l然而,买得起未必用得起,正是加工工艺的复杂,将绝大多数国家挡在了钛合金应用的门外。

下面,我们来看钛及钛合金加工工艺的情况

一、下料切割工艺 钛及钛合金制件之前,先要将大块钛及钛合金进行初步切割,做下料准备。钛及钛合金的切割,不像一般金属,很难用火焰方法进行,否则高温污染会导致材料脆化。因此多用等离子切割、激光切割、铣切来进行。但是这些方法,要么是材料容易产生热应力离散变形(如激光切割)、或者成本太高无法满足大量生产(如离子束切割),要么是残料率高(如铣切)。因此,人们想出了另一种常温切割方式:高压水切割。 水切割,就是水刀,呵呵。以前咱听说水滴石穿,那可要万年功夫。这次是水切钛断,立等可取啊。 中国航空报载,沈飞公司工艺研究所的首席专家蒲永伟,对水切割技术有深厚积累,潜心研究此项技术的钛切割应用,获得成功,顺利实施了40~100毫米厚的钛合金板材切割。由于是常温操作,切割质量好,且其效率是常规切割方法的50倍以上,材料费大大节约。至今,钛合金的水切割方式,在国内的应用已经接近10年。

二、铸造工艺 铸件加工,需要熔化钛及钛合金进行浇注。同样,由于钛及钛合金的化学活性,熔化的液态钛及钛合金,几乎与所有的耐火材料起反应。因此其熔化和浇注必须在惰性气体(如氩气)保护或者真空环境下进行。 国内应用方面: 中国船舶新闻网报道,中国在消化吸收国外先进技术的基础上,掌握和发展了金属型、捣实型、机加工石墨型,以及氧化物面层陶瓷型壳等钛合金铸造技术,可以生产最大直径达1500毫米X400毫米,最小壁厚为0.8毫米,单重达到近800千克的整体钛合金铸件,每年铸造钛合金用量达5000吨,具备了钛及钛合金精密铸件的基本生产技术。

根据热加工论坛的报道:我国航天用铸造钛合金的应用始于20世纪80 年代中期,现已有ZTi3,ZTiAl4,ZTiAl5Sn2. 5,ZTiAl6V4,ZTiAl6Zr2MoV等品牌(品牌的第一个字母Z,代表铸造)。 2001年,由北航、华中理工研制的ZTC4 钛合金(即对TC4进行铸造加工后的合金件),利用热等静压和熔模精密铸造成型技术,研制了某型飞机用钛合金精铸件。该铸件外型尺寸为630mm ×300mm ×130mm ,最小壁厚2. 5mm ,为复杂的框形结构。 在以后的生产研制中,无锡科炫特钢有限公司将对于钛及钛合金产品的重点是进一步提高高温强度、再结晶温度,改善低温塑性及提高抗氧化性能,完善生产工艺,扩大品种、降低成本,使钛及钛合金产品得到更广泛的应用。

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