Vollständige Prozessanalyse einer Titanlegierung der Güteklasse 9

Die Titanlegierung der Güteklasse 9 ist aufgrund ihrer hervorragenden Kaltformbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit eine Titanlegierung mittlerer -Festigkeit -. Es ist ein wichtiges Material für Luft- und Raumfahrtrohre, hochwertige medizinische Geräte und den Leichtbau in der Automobilindustrie. Seine Herstellung umfasst komplexe Prozesse wie Vakuummetallurgie, plastische Heiß- und Kaltverformung, Präzisionswärmebehandlung und Oberflächenbehandlung. Prozessparameter wirken sich direkt auf die Gleichmäßigkeit der Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften und die Lebensdauer aus.

 

 

Titanlegierung der Güteklasse 9  hat die Zusammensetzung Ti-3Al-2,5V, mit strenger Kontrolle von Verunreinigungen wie C, N, H, O und Fe auf niedrigem Niveau.

Rohstoff:Als Hauptrohstoff wird hochreiner Titanschwamm verwendet, wobei eine Al-V-Vorlegierung hinzugefügt wird, um Legierungselemente einzuführen und eine Entmischung der Zusammensetzung zu verhindern. Hilfsstoffe werden behandelt, um Kalk- und Ölverunreinigungen zu entfernen und so für mehr Sauberkeit zu sorgen.

 

Proportionierung: Die Rohstoffe werden genau auf den Standardzusammensetzungsbereich abgewogen und dann in einem Vakuummischer unter Argonschutz 4–6 Stunden lang gemischt, um Gleichmäßigkeit zu gewährleisten und eine Elementanreicherung zu verhindern.

 

Elektrodenverdichtung: Das gemischte Pulver wird kalt-zu Elektrodenblöcken gepresst, dann verschweißt und zu Verbrauchselektroden zusammengesetzt. Die Oberflächen müssen glatt und frei von Rissen- sein, um Schmelzfehler zu vermeiden.

 

 

Titan ist chemisch reaktiv und neigt durch Reaktion mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff bei hohen Temperaturen zur Versprödung.

Durchgeführt in einem Lichtbogenofen mit einem Vakuumniveau kleiner oder gleich 5×10⁻³ Pa. Die Elektrode wird durch Lichtbogenwärme geschmolzen und das geschmolzene Metall erstarrt in einem wassergekühlten Kupfertiegel zu einem anfänglichen Barren, wobei flüchtige Verunreinigungen entfernt werden, während eine leichte Entmischung erhalten bleibt.

 

Der anfängliche Barren dient als Elektrode für das wiederholte Vakuumschmelzen. Mehrere Schmelz-{1}}Erstarrungszyklen verhindern die Entmischung, verfeinern die Körner und kontrollieren interstitielle Verunreinigungen auf ppm-Niveau, wodurch ein dichter, homogener Titanbarren der Güteklasse 9 entsteht.

 

 

Titanbarren werden durch Hochtemperaturschmieden und -walzen verarbeitet, um grobe Gussstrukturen aufzubrechen, Körner zu verfeinern und Grundprofile wie Stangen, Rohre und Bleche herzustellen.

 

Der Barren wird erhitzt, gehalten und in mehreren Durchgängen mit vollständiger Verformung schnell{0}}zu einem Barren geschmiedet, wodurch die Zähigkeit und Duktilität durch Kornverfeinerung verbessert werden.

Röhren: Stangenbarren werden durchbohrt und zu Mutterrohren warm-gewalzt und dann in mehreren Durchgängen kalt-gewalzt, um die Wandstärke zu kontrollieren und die Festigkeit zu erhöhen.

Blätter: Geschmiedete Knüppel werden auf die gewünschte Dicke warm-gewalzt und anschließend kalt-gewalzt, um Maßgenauigkeit und Oberflächenbeschaffenheit zu optimieren.

 

 

Die Wärmebehandlung ist entscheidend für den Ausgleich von Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit in Titanlegierungen der Güteklasse 9.

Vollglühen

Erhitzen auf 700–790 Grad, Halten für 1–2 Stunden, Abkühlen im Ofen auf 500 Grad, dann Luftkühlung. Entlastet innere Spannungen, ermöglicht Rekristallisation und erzeugt eine gleichachsige Mikrostruktur mit ausgezeichneter Kaltumformbarkeit. Zugfestigkeit: 620–790 MPa, Dehnung größer oder gleich 15 %.

 

Lösungsbehandlung + Alterung

Erhitzen auf 850–900 Grad, Halten für 1 Stunde, Wasser- oder Luftkühlung, um eine übersättigte Matrix zu erhalten.

Erhitzen auf 500–550 Grad, Halten für 4 Stunden, dann Abkühlen an der Luft, um eine feine Phase im Nanomaßstab auszufällen, wodurch die Festigkeit deutlich auf 950–980 MPa erhöht wird, wobei die Dehnung größer oder gleich 10 % ist. Durch die abgestufte Alterung wird ein besseres Gleichgewicht zwischen hoher Festigkeit und Zähigkeit erreicht.

 

 

Eintauchen in eine gemischte HF{0}}H₂SO₄-HNO₃-Säurelösung für 1–3 Stunden, um Ablagerungen und Oberflächenverunreinigungen zu entfernen, gefolgt von Reinigung und Trocknung.

Bohren von Rohrinnenbohrungen, Drehen und Schleifen von Stangen und Blechen zur Beseitigung von Oberflächenfehlern und Gewährleistung der Maßhaltigkeit.

Beschichten mit Rostschutzöl oder Vakuumverpackung, um Oxidation und Kontamination während der Lagerung und des Transports zu verhindern.

 

 

CNC-Drehen, Fräsen, Schleifen und Bohren mit einer Präzision von bis zu ±0,01 mm, geeignet für Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrt, medizinische Implantate und andere Präzisionskomponenten.

 

WIG-Schweißen und Elektronenstrahlschweißen werden üblicherweise mit vollem Argonschutz durchgeführt. Nach-Spannungsentlastung-bei 700–750 Grad für 1 Stunde wird eine Schweißnahtfestigkeit von mehr als oder gleich 90 % des Grundmetalls erreicht.

 

Titanlegierungspulver der Güteklasse 9 im 3D-Druck, das mittels SLM zu komplexen Strukturteilen geformt wird. Spannungsarmglühen bei 800 Grad nach dem Formen, ideal für personalisierte medizinische und speziell geformte Komponenten für die Luft- und Raumfahrt.

 

 

In jeder Phase werden strenge Kontrollen durchgeführt, um die Standards ASTM B338 und AMS 4957 zu erfüllen:

• Spektrometerprüfung der Hauptelemente und des Verunreinigungsgehalts.
• Metallografische Untersuchung der Korn- und Phasengleichmäßigkeit.
• Zug-, Schlag- und Ermüdungstests zur Überprüfung von Festigkeit und Zähigkeit.
• Ultraschall- und Wirbelstromprüfung auf innere Risse und Einschlüsse.

 

 

 

Ruihang ist als direkte Fabrik für die Herstellung von Titanprodukten auf Forschung und Entwicklung sowie Produktion spezialisiert. Das Unternehmen hat seinen Sitz im „Chinas Titanium Valley“ und kurbelt die Titanindustrie weltweit an. Wenn Sie Einkaufsbedarf haben, können Sie uns gerne kontaktieren:Sam.Rui@bjrh-titanium.com.