Til að takast á við flókna íhluti sem krafist er á sviðum eins og geimferðum, leysir duftsteypa á áhrifaríkan hátt tæknilegar áskoranir sem felast í nákvæmni steypu, svo sem rýrnunarholum, gropi og samsetningu aðskilnaðar, auk fjölda vandamála sem tengjast suðusmíði. Eins og er, við framleiðslu á Ti2AlNb málmblöndur með duftmálmvinnslu, leggjum við áherslu á heita isostatic pressing (HIP) ferlibreytur (tími, hitastig, þrýstingur), síðari hitameðhöndlun og heita aflögunarferla, og rannsókn á örbyggingu og frammistöðu duftblendis og stærð myndaðra íhluta. Fyrirtækið okkar hefur útbúið Ti2AlNb for-blandað duft með því að nota plasma snúnings rafskautsferlið (PREP) og síðan framleitt Ti2AlNb duftblöndur í gegnum duft heitt jafnstöðuþrýstingsferlið.
Undirbúningsaðferð Ti2AlNb duftblendi: Ti2AlNb for-blandað duft með kornastærð undir 250 μm er hlaðið í sívalur lágt-kolefnisstálslíður í andrúmslofti. Eftir þjöppun, punktsuðu, lofttæmingu og þéttingarsuðu, er heit jafnstöðupressun (HIP) lokið í heitum jafnstöðuþrýstingsofni af gerðinni RD(Z)-1-850 frá Steel Research Institute Haopu Technology Co., Ltd., til að fá duftmálmvinnslupúða. Heitt jafnstöðuþrýstingsferli: Hitastig ofnsins er hækkað í 1030 gráður, þrýstingurinn er meiri en 140 MPa, geymslutíminn er 2-4 klst, og síðan er ofninn kældur. Hitameðferðarferli: Hitameðferðarskilyrði lausnar eru 980 gráður í 2 klst, fylgt eftir með ofnkælingu, með tíma að stofuhita sem er ekki minna en 1 klst. Öldrunarhitameðferðarskilyrði eru 890 gráður í 4 klst, fylgt eftir með ofnkælingu, með tíma að stofuhita sem er ekki minna en 1 klst. Eftir heita jafnstöðupressu eru ytri slíðurinn og kjarninn fjarlægður með vinnslu og efnamölun til að fá lokaða hjólhluta úr títanblendi. Myndin hér að neðan sýnir samsetningarsambandið og líkamlega mynd af tilraunalokuðu hjólhylkinu og kjarnanum.
Mynd. Samsetningarsamband og eðlisfræðileg skýringarmynd af hjúpuðum hjólhylkjakjarna.
Togeiginleikar voru prófaðir við 650 gráður með því að nota CMT5305 rafræna alhliða prófunarvél, samkvæmt GB/T 228.2-2015 "Málmefni, togprófun-Hluti 2: Háhitaprófunaraðferð"; skriðlífið var prófað við 650 gráður /360 MPa með því að nota RD-100 míkró-stýrð rafræn skriðprófunarvél, samkvæmt GB/T 2039-2012 „Málmefni, einása togskrúðprófunaraðferð“; sýnismálin fyrir bæði tog- og skriðpróf voru 5 mm í þvermál og 25 mm að lengd, með að minnsta kosti tveimur samsíða sýnum. Ti2AlNb duftblendisýnin, eftir uppsetningu og fægja, voru etsuð með Kroll hvarfefni (3% HF + 6% HNO3 + 91% H2O, rúmmálshlutfall), og SEM myndir voru fengnar með því að nota TESCAN MIRA4 rafeindasmásjá. EBSD greining var gerð á Thermo Quattro S-gerð SEM búin rafeindabakdreifingu (EBSD) rannsaka og gagnavinnsluhugbúnaðurinn var HKL Rás 5. Gropið á heitu isostatically pressuðu Ti2AlNb málmblöndunni var einkennd með því að nota VersaXRM-500 röntgen örtölvusneiðmyndakerfi (Micro-CT tomography). Greiningarsvæði duftsamstæðunnar var um það bil Φ1,9 mm × 2,2 mm.
Við framleiðslu á duftmálmvinnsluíhlutum skiptir hönnun hjúpunarbyggingarinnar sköpum. Sanngjarn hönnun á hjúpsbyggingu þarf að tryggja að allir hlutar duftsamstæðunnar séu þéttir og nái næstum -nettó-mótun. Sem ílát fyrir heita isostatic pressun (HIP) duftmálmblöndur, hefur hjúpunin bein áhrif á málmvinnslugæði og víddarútlit fullunninnar vöru. Í reynd geta breytileikar í ferlisbreytum við HIP þéttingu leitt til mismunar á þéttingarferlinu. Sérstaklega þegar verið er að búa til stóra, flókna íhluti er hjúpunar-/mótbyggingin venjulega tiltölulega flókin og munurinn á þéttingarferli frá yfirborði til innra hluta duftsamstæðunnar er meira áberandi, jafnvel sýnir fyrirbæri "ó-jafnvægrar þéttingar." Þetta fyrirbæri leiðir til ósamræmis þéttingarstigs og rýrnunaraflögunar á mismunandi hlutum íhlutarins og hefur þannig áhrif á vélræna eiginleika íhlutsins. Með því að nota EIGA duft, voru ýmsar gerðir af Ti2AlNb duftmálmvinnsluhlutum framleiddar með góðum árangri undir HIP stjórnkerfi 1030 gráður / 140 MPa / 3 klst. Prófanir sýndu að víddarfrávik lykilhluta var minna en 2% og yfirborðsgæði voru betri en steyptra málmblöndur. Með því að samþykkja endanlegt frumefnis-aðstoðað hlífðarkerfi hefur þéttingarferlið tilhneigingu til að vera einsleitt í öllu þéttingarmyndunarferlinu, forðast í raun fyrirbæri „ó-jafnvægrar þéttingar“ og hjálpar til við að tryggja samræmi í heildarframmistöðu íhlutarins.
1) Í samanburði við PREP-aðferðina hefur Ti2AlNb for-blandað duft sem er búið til með EIGA-aðferðinni breiðari kornastærðardreifingu, lítið magn af gervihnattakúlum og meiri tappþéttleika.
(2) Í samanburði við Ti2AlNb málmblönduna sem myndast með heitri jafnstöðupressun á PREP dufti, minnkar hár-hitastyrkur og skriðlífi málmblöndunnar sem samsvarar EIGA dufti örlítið, en lengingin er betri vegna meiri einsleitni örbyggingarinnar. Í undirbúningsferli íhluta sýna niðurstöður endanlegra þátta eftirlíkinga að Ti2AlNb hjólið sem er búið til af EIGA dufti hefur minni rýrnun og hentar betur fyrir heita jafnstöðupressu flókinna íhluta.
(3) Með því að nota endanlegt frumefni til að aðstoða við hönnun hjúpsins voru flóknir Ti2AlNb duftmálmvinnsluíhlutir útbúnir með góðum árangri með því að nota EIGA for-blandað duft. Íhlutirnir hafa mikla víddar- og yfirborðsnákvæmni og enga málmvinnslugalla.
