Gefügeänderungen von Stäben aus Titanlegierungen während des Warmfließpressens

Die mechanischen Eigenschaften von Titan, allgemein als mechanische Eigenschaften bekannt, stehen in engem Zusammenhang mit der Reinheit. Hochreines Titan hat eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit, gute Dehnung und Schrumpfung, aber geringe Festigkeit und ist nicht für Konstruktionswerkstoffe geeignet. Industrielles Reintitan enthält entsprechende Verunreinigungen, weist eine hohe Festigkeit und Plastizität auf und eignet sich zur Herstellung von Strukturwerkstoffen. Die Wärmeleitfähigkeit von Titan- und Titanlegierungsrohlingen ist gering, was beim Heißfließpressen zu einem großen Temperaturunterschied zwischen der Oberflächenschicht und der Innenschicht führt. Wenn die Temperatur des Extrusionszylinders 400 Grad beträgt, kann der Temperaturunterschied 200 bis 250 Grad erreichen. Unter dem kombinierten Einfluss von Saugverstärkung und großer Temperaturdifferenz des Rohlingsabschnitts erzeugt das Metall an der Oberfläche und in der Mitte des Rohlings sehr unterschiedliche Festigkeits- und plastische Eigenschaften, die während des Extrusionsprozesses eine sehr ungleichmäßige Verformung verursachen. Es erzeugt eine große zusätzliche Zugspannung, die zur Quelle von Rissen und Rissen auf der Oberfläche von extrudierten Produkten wird. Der Heißfließpressprozess von Titan- und Titanlegierungsprodukten ist komplizierter als der von Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen und sogar Stahl, der durch die besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften von Titan und Titanlegierungen bestimmt wird.

Bisher müssen beim Extrusionsprozess von Titanstäben Gleitmittel verwendet werden. Der Hauptgrund ist, dass Titan mit Formmaterialien auf Eisen- oder Nickelbasis bei Temperaturen von 980 Grad und 1030 Grad schmelzbares Eutektikum bildet, wodurch die Form stark verschleißt. Bei Verwendung von Graphit-Schmiermittel können sich tiefe Längskratzer auf der Oberfläche des Produkts bilden, die das Ergebnis der Arbeit des Bearbeitung-Titan Stange und Titanlegierungsstange, die an der Form kleben. Beim Extrudieren des Profils mit Glasschmierstoff kommt es zu einer neuartigen Art von Defekt "Lochfraß", dh einem Riss in der Oberflächenschicht des Produkts. Studien haben gezeigt, dass das Auftreten von "Markern" auf die geringe Wärmeleitfähigkeit von Titan und Titanlegierungen zurückzuführen ist, die dazu führt, dass die Oberflächenschicht des Knüppels stark abkühlt und die Plastizität stark abfällt.

Titanlegierungen werden in niedrigfeste, hochplastische, mittelfeste und hochfeste klassifiziert und reichen von 200 (niedrigfest) bis 1300 (hochfest) MPa, aber im Allgemeinen können Titanlegierungen als hochfeste Legierungen angesehen werden . Sie sind fester als Aluminiumlegierungen, die als mittelfest gelten, und können bestimmte Stahlsorten in ihrer Festigkeit vollständig ersetzen. Verglichen mit dem rapiden Festigkeitsabfall von Aluminiumlegierungen bei Temperaturen über 150°C können einige Titanlegierungen noch eine gute Festigkeit bei 600°C beibehalten. Das kompakte Metall Titan wird von der Luftfahrtindustrie wegen seines geringen Gewichts und der höheren Festigkeit als hoch geschätzt Aluminiumlegierungen, die bei hohen Temperaturen eine höhere Festigkeit als Aluminium beibehalten können. Da die Dichte von Titan 57% des Stahls beträgt, ist seine spezifische Festigkeit (Festigkeit / Gewichtsverhältnis oder Festigkeit / Dichte-Verhältnis wird als spezifische Festigkeit bezeichnet) hoch und seine Korrosionsbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit sind hoch. 3/4 der Titanlegierung werden als Konstruktionsmaterialien verwendet, die durch Luftfahrt-Strukturlegierungen repräsentiert werden, werden hauptsächlich als korrosionsbeständige Legierungen verwendet. Titanlegierung hat eine hohe Festigkeit und geringe Dichte, gute mechanische Eigenschaften, gute Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus weisen Titanlegierungen eine schlechte Prozessleistung auf und sind schwer zu schneiden. Bei der Warmumformung können Verunreinigungen wie Wasserstoff, Oxynitrid und Kohlenstoff sehr leicht aufgenommen werden. Es gibt auch eine schlechte Abriebfestigkeit und einen komplizierten Herstellungsprozess. Die industrielle Produktion von Titan begann im Jahr 1948. Die Notwendigkeit der Entwicklung der Luftfahrtindustrie hat es der Titanindustrie ermöglicht, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwa 8 % zu wachsen. Gegenwärtig hat die weltweite Jahresproduktion von verarbeiteten Materialien aus Titanlegierungen mehr als 40,000 Tonnen erreicht, fast 30 Arten von Titanlegierungssorten. Die am häufigsten verwendeten Titanlegierungen sind Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) und industrielles Reintitan (TA1, TA2 und TA3).

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