Cum creează remellingul cu arc de vid puritatea finală a lingourilor de titan?

În lanțul de precizie al producției de înaltă calitate, lingourile de titan ocupă o poziție de neînlocuit cu proprietățile lor metalice unice. De la structura ușoară a vehiculelor aerospațiale până la coaja rezistentă la coroziune a sondelor de mare adâncime, de la implanturi biomedicale la conducte rezistente la coroziune în industria chimică, puritatea și uniformitatea lingurilor de titan determină direct limitele de performanță ale acestor aplicații. Pe drumul către forjarea lingourilor de titan, tehnologia de remelling cu arc de vid (VAR) este ca un bisturiu precis. Prin trei runde de procese riguroase de topire, impuritățile sunt decojite strat prin strat, iar în final, este turnat un lingou de titan cu compoziție uniformă și performanțe excelente. Această tehnologie nu este doar o garanție a purității materialelor de titan, ci și a forței de bază ale promovării producției de înaltă calitate pentru a trece prin blocaje de materiale.

Valoarea industrială a materialelor de titan provine din densitatea scăzută, rezistența ridicată, rezistența la coroziune și alte caracteristici, dar performanța acestor caracteristici depinde foarte mult de puritatea materialului. La nivel microscopic, elementele de impuritate (cum ar fi oxigenul, azotul, carbonul, fierul etc.) există în matricea de titan sub formă de incluziuni sau a doua faze, formând puncte de concentrație de stres. Atunci când materialul este supus forțelor externe sau mediilor extreme, aceste defecte vor deveni sursa de inițiere a fisurilor, ceea ce duce la o scădere a rezistenței materiale, a pierderii durității și chiar a eșecului catastrofal. De exemplu, câmpul aerospațial are cerințe extrem de ridicate pentru viața de oboseală a materialelor din titan, iar orice impurități minuscule pot deveni un pericol ascuns pentru siguranța zborului; În domeniul biomedical, impuritățile implanturilor pot provoca reacții de respingere sau degradarea coroziunii, amenințând sănătatea pacienților.

Este dificil să elimini complet impuritățile cu tehnologia tradițională de topire, în special acele elemente care formează eutectică sau compuși cu punct de topire scăzută cu titan. Aceste impurități pot fi redistribuite în procesarea ulterioară, formând segregare cu bandă sau defecte regionale, slăbind în continuare proprietățile materialului. Prin urmare, modul de realizare a purității finale a lingourilor de titan prin inovația proceselor a devenit propunerea de bază a industriei titanului.

Tehnologia de remelare a arcului de vid obține purificarea profundă a lichidului de titan prin efectul sinergic al topirii electrodului și al solidificării direcționale. Logica sa tehnică poate fi descompusă în trei etape cheie:

În prima rundă a procesului VAR, electrodul consumabil (de obicei presat din titan de burete de înaltă puritate și aliaj intermediar) este încălzit și topit de ARC într-un mediu de vid. Deoarece topirea este realizată în condiții de vid, impuritățile de gaz, cum ar fi oxigenul și azotul sunt suprimate eficient; În același timp, impuritățile de presiune ridicată a vaporilor în lichidul de titan (cum ar fi clorurile de magneziu și aluminiu) volatilizează și evadă în timpul procesului de topire. Această etapă poate elimina aproximativ 50% din impuritățile originale, punând o bază preliminară pentru puritatea lingotei de titan.

A doua rundă de VAR controlează rata de solidificare și gradientul de temperatură pentru a obține omogenizarea compoziției lichidului de titan în timpul solidificării direcționale. Metalul lichid din partea de jos a piscinei topite se cristalizează mai întâi, în timp ce impuritățile sunt îmbogățite în partea de sus a piscinei topite din cauza efectului de segregare. Pe măsură ce electrodul este consumat, zona îmbogățită cu impuritate este îndepărtată treptat pentru a împiedica intrarea în lingouri finale. Acest proces nu numai că reduce conținutul de impuritate, dar îmbunătățește și microstructura prin mecanisme de zdrobire și recristalizare a dendritei.

A treia rundă de VAR se concentrează pe purificare la microscop. Prin optimizarea parametrilor arcului și a atmosferei de topire, dimensiunea și distribuția incluziunilor pot fi controlate cu precizie. De exemplu, tehnologia de agitare electromagnetică poate accelera plutirea incluziunilor, în timp ce mediul de vid ultra-înalt (<10⁻³ PA) poate inhiba re-adsorbția impurităților de gaz. Conținutul de oxigen al lingotului final poate fi redus la sub 0,1%, iar conținutul de azot este mai mic de 0,015%, respectând standardele stricte ale titanului de calitate aerospațială.

Puritatea îmbunătățită adusă de tehnologia VAR se traduce direct într -un salt în performanța lui lingouri de titan și remodelează posibilitatea aplicațiilor industriale în mai multe dimensiuni:

1.. Îmbunătățirea nivelului cuantic în performanța oboselii
Reducerea conținutului de impuritate reduce semnificativ sursa de inițiere a fisurilor, extinzând durata de oboseală a materialelor de titan de mai multe ori. De exemplu, după ce discul de compresor al unui motor de aeronave este fabricat cu lingouri de titan VAR, rezistența sa la oboseală cu ciclu ridicat este crescută de la 400 MPa la mai mult de 600 MPa, satisfacerea nevoilor noii generații de motoare pentru a reduce greutatea și a crește eficiența.

2.. Descoperire esențială în rezistența la coroziune
Filmul dens de oxid (TIO₂) format pe suprafața matricei de titan pur are o stabilitate mai mare, iar rata de coroziune este redusă cu două ordine de mărime în acid puternic, alcalin puternic sau medii la temperaturi ridicate. Aceasta prelungește durata de aplicare a lingourilor VAR Titanium în conductele chimice, echipamentele de desalinizare a apei de mare și alte câmpuri de la 5 ani la mai mult de 20 de ani.

3. Îmbunătățirea revoluționară a performanței procesării
Distribuția uniformă a compoziției elimină defectele de segregare ale lingourilor tradiționale de titan, reducând semnificativ riscul de fisură în timpul forjării, rulării și altor procese de procesare. În același timp, conținutul scăzut de impuritate reduce oxidarea suprafeței și porii interni în timpul funcționării la cald, iar rata de randament este crescută de la 70% la mai mult de 90%.

4. PERMONIA PENTRU PENTRU APLICAȚII DE CÂȘTIGĂ, cum ar fi superconductivitatea și depozitarea hidrogenului
În domeniul materialelor de titan supraconductoare, tehnologia VAR poate controla conținutul de impuritate la nivelul PPM pentru a asigura performanța superconductoare a materialului la temperaturi extrem de scăzute; În aliajele de titan de stocare a hidrogenului, matricea pură poate îmbunătăți absorbția hidrogenului și eliberarea eficienței și stabilitatea ciclului.