Năm 1956, McGevellen đã phân biệt nghiêm ngặt giữa các hợp kim titan dựa trên sự khác biệt về trạng thái ủ và phân định các loại khác nhau, chủ yếu được chia thành ba loại: α, β và α + β và ba loại hợp kim titan khác....
1 Phân loại hợp kim titan
Năm 1956, McGevellen đã phân biệt nghiêm ngặt giữa các hợp kim titan dựa trên sự khác biệt về trạng thái ủ và phân định các loại khác nhau, chủ yếu được chia thành ba loại: α, β và α + β và ba loại hợp kim titan khác.
TC4 (Ti-6Al-4V) thuộc cấu trúc pha α + β, là hợp kim titan có lượng lớn nhất và hợp kim titan có dữ liệu hiệu suất đầy đủ nhất. Nhôm và vanadi là các nguyên tố hợp kim chính có trong TC4 (Ti-6Al-4V). , nhôm là một nguyên tố ổn định alpha, và vanadi là một nguyên tố ổn định beta.
2 Đặc điểm công nghệ chế biến
Hợp kim titan TC4 rất khó gia công. Quá trình toàn diện của titan và hợp kim titan rất khác với thép, hợp kim nhôm và nhiều kim loại nặng về cấu trúc tinh thể, tính chất vật lý và tính chất hóa học. Ba yếu tố sau đây xác định hợp kim titan là kim loại cứng để làm việc với.
(1) Do sự không ổn định của thành phần hóa học của nó. Hợp kim titan TC4 sẽ phản ứng hóa học với oxy và nitơ dưới biến dạng nhiệt, và thậm chí phản ứng hóa học với một số khí chứa oxy, và phản ứng sẽ tạo ra da oxit gắn vào bề mặt phôi. Nếu nhiệt độ cao hơn, nó sẽ đạt tới 900 °C Trong các trường hợp trên, cặn oxit gắn vào bề mặt của phôi sẽ tạo ra vảy, do đó các nguyên tố oxy và nitơ có khả năng xâm nhập và khuếch tán vào kim loại, và cuối cùng một lớp lấy bề mặt sẽ được hình thành. Độ cứng cao hơn và độ dẻo thấp hơn là những đặc điểm của lớp getter này.
(2) Hiệu suất của xi măng trong cấu trúc luyện kim thuộc về một hợp chất Fe-C phức tạp, độ cứng Vickers có thể đạt HV1100 ở mức cao nhất và độ bền va đập gần như không có.
(3) Độ dẫn nhiệt không cao: nếu độ dẫn nhiệt của hợp kim titan được so sánh với các hợp kim khác như hợp kim nhôm, nó chỉ bằng khoảng 1/15 so với hợp kim nhôm và khoảng 1/5 so với thép. Độ dẫn nhiệt và độ dẫn nhiệt của hợp kim titan thấp hơn nhiều so với hợp kim nhôm và thép. Chúng chỉ bằng khoảng 1/15 số hợp kim nhôm và khoảng 2/7 của thép. Tác động đến chất lượng xử lý bề mặt của một số bộ phận hợp kim titan là tương đối lớn.
3 Đặc tính mài
Bởi vì hợp kim titan có các đặc tính vật liệu như độ bền cao, ổn định nhiệt tốt, độ bền nhiệt độ cao, hoạt động hóa học cao, độ dẫn nhiệt thấp và mô đun đàn hồi thấp, rất khó để mài, và nó là một trong những vật liệu khó xử lý nhất. Bằng cách này, phạm vi quảng bá và ứng dụng của nó rất hạn chế, bởi vì hiệu suất mài của hợp kim titan rất kém, và có những vấn đề như vậy và các vấn đề khác trong quá trình mài.
Các đặc tính mài chính của hợp kim titan TC4 như sau:
(1) Vấn đề liên kết của bánh mài là nghiêm trọng. Hợp kim titan được bám dính vào bề mặt của bánh mài, và bề mặt liên kết giống như khói. Lý do chính là vật liệu bám dính rơi ra trong quá trình mài, điều này sẽ làm cho các hạt mài mòn bị vỡ và rơi ra, cuối cùng sẽ làm hỏng nghiêm trọng bánh mài.
(2) Lực mài lớn và nhiệt độ mài cao. Trong thử nghiệm mài hạt đơn, người ta thấy rằng khi mài hợp kim titan, quá trình trượt chiếm tỷ lệ lớn, và thời gian tiếp xúc giữa các hạt mài mòn và phôi rất ngắn, dẫn đến ma sát nghiêm trọng và biến dạng dẻo và đàn hồi nghiêm trọng, và sau đó hợp kim titan được nghiền thành chip, tạo ra nhiều nhiệt mài. Tại thời điểm này, nhiệt độ mài có thể lên tới khoảng 1500 °C.
(3) Mài sẽ tạo ra chip xếp tầng, chủ yếu là do biến dạng phức tạp. Chip hình băng tần chủ yếu được hình thành khi mài thép 45 với bánh mài corundum trắng (WA60KV), và chip ép đùn nhiều lớp chủ yếu được hình thành khi mài hợp kim titan với đá mài cacbua silic màu xanh lá cây (GC46KV).
(4) Trong điều kiện nhiệt độ cao, hoạt động hóa học của hợp kim titan TC4 khá tích cực, và dễ dàng phản ứng dữ dội với oxy, nitơ, hydro và các nguyên tố khác trong không khí để tạo thành các vật liệu cứng giòn như titan dioxide, titan nitride và titan hydride. Một lớp biến chất, dẫn đến giảm độ dẻo của TC4.
(5) Trong quá trình mài hợp kim titan, nó bị ảnh hưởng bởi các vấn đề khó giải quyết, chủ yếu là do nhiệt mài đưa vào phôi rất khó xuất, và rất dễ làm biến dạng phôi, làm cháy nó và thậm chí gây ra một số vết nứt. Sẽ có mức độ nhám khác nhau.
4. Đổi mới công nghệ mài
4.1 Các biện pháp ức chế để giải quyết các vết bỏng và vết nứt mài
Có một số vấn đề khi sử dụng đá mài để gia công hợp kim titan TC4. Điều nghiêm trọng hơn là hiện tượng bám dính. Do tốc độ cao, lực mài và nhiệt độ tương đối cao, sẽ làm cháy bề mặt và gây ra các vết nứt. Ren Jingxin và những người khác đã thực hiện một số nghiên cứu thử nghiệm để giảm hiện tượng bỏng và nứt trong quá trình chế biến. Họ cảm thấy rằng bánh mài mềm hơn có thể được sử dụng, chẳng hạn như đá mài cacbua silic hoặc cacbua silic xeri thay vì đá mài corundum, và đá mài corundum được sử dụng. Liên kết nhựa, trong khi trước đây sử dụng liên kết gốm. Và các thông số xử lý cũng cần được chú ý, ví dụ, tốc độ của đá mài không được quá nhanh, phân tích thử nghiệm không được vượt quá 20 mét mỗi giây, độ sâu mài không được quá nhiều, không quá 0, 02 mm và tốc độ di chuyển của phôi cũng được yêu cầu, khoảng 12-16 Trong vòng vài phút, chất lỏng mài không chỉ tản nhiệt tốt mà còn nhấn mạnh tác dụng bôi trơn của nó, có thể ngăn chặn hiệu quả sự xuất hiện của liên kết. Nếu nó là mài khô, chất bôi trơn có thể được ngâm với chất bôi trơn rắn. bánh mài thấm.
4.2 Hiện tượng dính bánh mài trong mài hợp kim titan và các biện pháp triệt tiêu của nó
Do nhiệt độ mài cao và lực bình thường lớn trong quá trình mài của hợp kim titan, biến dạng dẻo nghiêm trọng sẽ xảy ra ở các hợp kim titan trong vùng mài, và sự tiếp xúc vật lý giữa mài mòn và kim loại sẽ xảy ra. hoặc hấp phụ hóa học tạo ra hiệu ứng liên kết; việc chuyển kim loại được nghiền thành các hạt mài mòn được gây ra bởi ảnh hưởng của lực cắt, dẫn đến sự liên kết của bánh mài. Cuối cùng, các hạt mài mòn bị phá vỡ. Khi lực nghiền vượt quá lực liên kết giữa các hạt mài mòn, các hạt mài mòn và liên kết sẽ bị bóc ra khỏi bánh mài.
4.3 Mài tốc độ cao và hiệu quả cao
Một số học giả đã thực hiện mài vật liệu hợp kim titan TC4 tốc độ cao và hiệu quả cao trên máy mài tốc độ cực cao được thiết kế và sản xuất bởi Trung tâm nghiên cứu công nghệ kỹ thuật mài hiệu quả cao quốc gia của Đại học Hồ Nam. Trong nghiên cứu, định luật ảnh hưởng của lực mài trên một đơn vị diện tích và năng lượng mài cụ thể theo lượng mài đã được phân tích. Nếu vận tốc tuyến tính so với của đá mài tăng, lực mài trên một đơn vị diện tích sẽ giảm đáng kể, nhưng nếu tốc độ bảng vw và độ sâu mài ap tăng, lực mài trên một đơn vị diện tích sẽ tăng lên. Khi bánh mài vận tốc tuyến tính so với tăng, năng lượng mài cụ thể tăng lên, nhưng khi tốc độ bàn vw và độ sâu mài ap tăng, năng lượng mài cụ thể sẽ giảm.
