Quá trình hình thành siêu nhựa và ứng dụng hợp kim titan
Hợp kim titan có ưu điểm là khả năng chống mệt mỏi, độ bền cụ thể cao, chống ăn mòn và chịu nhiệt độ cao, hiệu suất bộ nhớ hình dạng nhất định, tính chất cơ học vượt trội, tính chất hóa học ổn định, v.v., và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, hóa chất và hóa học. Tuy nhiên, hợp kim titan cũng có những thiếu sót như mô đun đàn hồi thấp, khả năng chống biến dạng lạnh lớn, tỷ lệ năng suất cao, độ dẻo thấp, phục hồi nghiêm trọng và hiệu suất làm việc lạnh kém, giúp dễ dàng sản xuất lò phục hồi và không đẳng hướng sau khi chế biến. Do đó, các học giả và chuyên gia từ các quốc gia khác nhau đã tăng cường nghiên cứu về sự siêu dẻo của hợp kim titan. Cái gọi là siêu dẻo đề cập đến hiện tượng vật liệu thể hiện sức đề kháng lưu biến thấp bất thường và tính chất lưu biến cao bất thường trong một số điều kiện bên trong và bên ngoài.
1. Quá trình hình thành siêu nhựa của hợp kim titan
1.1 Điều kiện cho sự hình thành siêu nhựa của hợp kim titan
(1) Nhiệt độ: nhiệt độ biến dạng không đổi. Nhiệt độ của các hợp kim titan khác nhau là khác nhau, nhưng phạm vi xấp xỉ là giữa 700 ~ 1000 ° C. Ví dụ, nhiệt độ của Ti-6AL-4V là 850 ° C.
(2) Tốc độ biến dạng: Kim loại có siêu dẻo thường có tốc độ biến dạng chậm. Điều này là bởi vì phải mất đủ thời gian cho các nguyên tử để khuếch tán. Ví dụ, tốc độ căng thẳng của Ti-6AL-4V là 1,3×10-4 ~ 10-3 s-1.
(3) Cấu trúc hạt siêu mịn: Cần phải có cấu trúc hạt mịn, cân bằng, chẳng hạn như kích thước hạt của hợp kim titan nhỏ hơn 3mm.
Ba điều kiện trên, ngoại trừ cấu trúc hạt được xác định và đảm bảo bởi bản chất của nguyên liệu thô, nhiệt độ và tốc độ biến dạng có thể được đảm bảo bởi thiết bị và quy trình tạo hình siêu nhựa.
1.2 Chết cho sự hình thành siêu nhựa của hợp kim titan
Bởi vì nhiệt độ của siêu nhựa hình thành hợp kim titan nói chung là giữa 700 ° C và 1000 ° C, có những yêu cầu đặc biệt cho các tính chất của vật liệu khuôn, chẳng hạn như độ bền nhiệt độ cao hơn, ổn định nhiệt tốt, hệ số giãn nở nhiệt thấp, và giá vật liệu thấp. , Chế biến và sản xuất, v.v. Hiện nay, có chủ yếu là hợp kim chịu nhiệt, thép chịu nhiệt, gốm sứ và sợi carbon gia cố khuôn composite. Ví dụ, một khuôn vật liệu composite gia cố bằng sợi carbon có khả năng chống biến dạng gần như giống nhau ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao 1000 ° C, và khuôn vật liệu composite gia cố sợi carbon chỉ bằng 1% trọng lượng của khuôn thép chịu nhiệt; khi sợi carbon gia cố khuôn vật liệu composite được làm mát, khả năng chống biến dạng của nó Tốc độ co rút nhỏ hơn so với phần hình thành, tạo điều kiện cho việc hạ cấp bộ phận; các thiết bị làm khuôn của sợi carbon gia cố khuôn composite là không tốn kém.
1.3 Quá trình hình thành siêu nhựa hợp kim Titan
(1) Sưởi ấm ở nhiệt độ cao: Siêu nhựa hợp kim Titan hình thành thường thông qua phương pháp sưởi ấm trong lò khuôn, nghĩa là khuôn được đặt trong lò và đun nóng ở nhiệt độ cao cho đến khi nó được nung nóng đến nhiệt độ của sự hình thành siêu nhựa, và sau đó nguyên liệu hợp kim titan được đưa vào khuôn. Dẫn nhiệt làm nóng nguyên liệu hợp kim titan đến nhiệt độ hình thành siêu nhựa.
(2) Niêm phong: Bởi vì hợp kim titan superplastic hình thành là áp suất không khí hình thành, khuôn mẫu và hợp kim titan nguyên liệu phải được niêm phong.
(3) Chân không: Để đảm bảo quay phim tốt các bộ phận hợp kim titan và bảo vệ nguyên liệu hợp kim titan, khoang phải được hút bụi.
(4) Lớp phủ bảo vệ bàn chải: Bởi vì nhiệt độ hình thành siêu nhựa hợp kim titan rất cao, để ngăn chặn quá trình oxy hóa và hấp thụ hydro của nó, cần phải chải một lớp lớp phủ bảo vệ trên bề mặt của nguyên liệu hợp kim titan để đóng vai trò của một lớp bảo vệ. Ngoài ra còn có một số yêu cầu đặc biệt cho lớp phủ bảo vệ. Ví dụ, nó phải có khả năng tạo thành một màng bảo vệ dày đặc, và có khả năng chịu nhiệt độ cao tốt, ổn định nhiệt và bôi trơn. Nó không được gây ô nhiễm khuôn và các bộ phận hợp kim titan, và giá nên rẻ. Nó rất dễ dàng để chải và làm sạch. Nước than chì và sơn nhiệt độ cao được sử dụng phổ biến hơn.
(5) Lạm phát: Bởi vì sự hình thành siêu nhựa của hợp kim titan là áp suất không khí hình thành, một áp lực nhất định của khí trơ phải được ép vào khuôn (để ngăn chặn hợp kim titan bị oxy hóa và hấp thụ hydro ở nhiệt độ cao), và tỷ lệ lạm phát nên chậm.
