Chuẩn bị quá trình luyện kim titan và bột hợp kim titan

Kim loại titan và hợp kim titan được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột. Titan có hoạt tính hóa học cao và dễ bị ô nhiễm bởi khí và vật liệu nấu kim loại. Do đó, bột titan chất lượng cao chủ yếu được sản xuất bằng quy trình phun bột nguyên tử ly tâm dưới sự bảo vệ của chân không hoặc khí trơ có độ tinh khiết cao. Các sản phẩm thường được hình thành mà không có chất kết dính và phôi phải được thiêu kết trong chân không.

Vào cuối những năm 1940, nghiên cứu về quá trình ép và thiêu kết sử dụng bột xốp titan làm nguyên liệu lần đầu tiên được thực hiện. Tuy nhiên, tính năng của sản phẩm sản xuất theo quy trình này vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của ngành hàng không. Nó chủ yếu được sử dụng để sản xuất khả năng chống ăn mòn, lọc và các bộ phận khác theo yêu cầu của ngành hóa chất, công nghiệp nhẹ, luyện kim, phát triển đại dương và các lĩnh vực khác. Sản phẩm đầu tiên được ứng dụng công nghiệp là vật liệu lọc xốp titan. Vào giữa những năm{1}}, quy trình sản xuất bột tiền hợp kim titan bằng phương pháp điện cực quay và cô đặc ép đẳng tĩnh nóng bắt đầu được phát triển. Các tính chất cơ học tĩnh của các sản phẩm được tạo ra bởi quá trình này tương đương với các sản phẩm nấu chảy, nhưng quá trình cắt giảm đáng kể, tỷ lệ sử dụng vật liệu được cải thiện và nó đã bắt đầu được sử dụng trong ngành hàng không. Đến cuối những năm 1970, việc ứng dụng các sản phẩm luyện kim bột titan trong chống ăn mòn và hàng không đã phát triển nhanh chóng. Trung Quốc bắt đầu tiến hành nghiên cứu về quy trình và sản phẩm luyện kim bột titan vào đầu những năm 1970. Van kim loại titan, ống bọc, ống và tấm xốp, vật liệu chịu mài mòn cacbua titan-titan và hợp kim chống ăn mòn titan-molypden đều đã được sản xuất công nghiệp. Vào cuối những năm 1970, nghiên cứu nguyên tử hóa ly tâm được thực hiện để sản xuất bột hợp kim titan chất lượng cao và công nghệ tạo hình ép đẳng tĩnh nóng.

1. Bột titan xốp giảm natri. Loại bột này có sản lượng lớn, giá thành thấp, độ dẻo của bột tốt, thích hợp cho việc tạo hình nguội. Nó là nguyên liệu chính để sản xuất các sản phẩm chống ăn mòn nói chung. Bởi vì nó chứa nhiều ion natri và clorua nên nó có thể dễ dàng làm nhiễm bẩn thiết bị trong quá trình thiêu kết và làm giảm hiệu suất hàn của vật liệu.

2. Bột titan điện phân. Độ tinh khiết cao hơn so với bột titan xốp giảm natri, nhưng khả năng tạo hình của bột titan điện phân kém hơn so với bột titan xốp.

3. Bột titan hydro hóa. Bột titan và bột hợp kim của nó có chất lượng tốt và kích thước hạt mịn có thể thu được thông qua quá trình hydro hóa và khử hydro; tuy nhiên, quy mô lô nhỏ và giá tương đối đắt.

4. Bột titan nguyên tử hóa ly tâm. Vào những năm 1960, Công ty Kim loại Hạt nhân Hoa Kỳ lần đầu tiên sử dụng phương pháp điện cực quay hồ quang để sản xuất bột tiền hợp kim titan. Bột có dạng hình cầu. Loại bột hợp kim này có độ tinh khiết cao, thành phần đồng đều, tính lưu động tốt và mật độ làm đầy đạt 65% giá trị lý thuyết. Loại bột này chỉ thích hợp cho việc tạo hình nóng, các bộ phận có hình dạng phức tạp có thể được chế tạo bằng cách ép đẳng tĩnh nóng. Trong quy trình sản xuất bột điện cực quay hồ quang, do một trong các điện cực là thanh vonfram nên dễ tạo ra ô nhiễm vonfram (hàm lượng vonfram trong bột đạt 400ppm), điều này sẽ làm giảm hiệu suất mỏi của vật liệu. Để loại bỏ ô nhiễm vonfram, nhiều quy trình tạo bột nguyên tử hóa ly tâm khác nhau như điện cực quay, nồi nấu kim loại quay hồ quang và đĩa quay chùm tia điện tử sử dụng chùm tia điện tử hoặc plasma làm nguồn nhiệt đã được phát triển. Loại bột này là nguyên liệu chính để sản xuất các bộ phận hàng không vũ trụ luyện kim bột titan.

1. Thiêu kết các phôi bột tạo hình lỏng lẻo hoặc áp suất thấp. Độ xốp của thân thiêu kết là 25-70% và quá trình này chủ yếu được sử dụng để sản xuất các sản phẩm và vật liệu titan xốp.

2. Ép và thiêu kết. Việc ép có thể được thực hiện một cách cơ học hoặc đẳng tĩnh. Áp suất ép là từ 2000 đến 4000kgf/cm2 và nhiệt độ thiêu kết là từ 1000 đến 1400 độ. Mật độ tương đối của vật liệu thiêu kết có thể đạt tới 92-95%; quá trình này được sử dụng để sản xuất các bộ phận chống ăn mòn, các bộ phận kết cấu chung hoặc các thỏi để gia công.

3. Định hình nhiệt. Đó là để tạo áp lực cho bột hoặc phôi bột trong quá trình gia nhiệt. Các quá trình tạo hình nhiệt chủ yếu bao gồm ép đẳng tĩnh nóng, ép nóng chân không, v.v. Bột hợp kim titan được tạo ra bằng quá trình nguyên tử hóa ly tâm được hình thành bằng cách ép đẳng tĩnh nóng. Mật độ của sản phẩm có thể gần với mật độ lý thuyết và các đặc tính đồng nhất theo mọi hướng; các bộ phận cấu trúc hàng không vũ trụ hiệu suất cao chủ yếu được sản xuất bằng cách ép đẳng tĩnh nóng. .

4. Cán bột bột titan và bột trống. Đùn và rèn phôi, v.v. Các quy trình này có thể thu được vật liệu hoặc bộ phận bột titan có mật độ cao và hiệu suất tốt. Trong số đó, cán bột là công nghệ xử lý hiệu quả và tiết kiệm để sản xuất tấm titan xốp và tấm titan dày đặc.