Titan plitalari va barlarda sirt nuqsonlari reaktsiyasi qatlamlarini davolash
Issiq prokat, zarb yoki quyma orqali ishlab chiqarilgan titan plitalari va barlar yuqori haroratda ishlov berishda muqarrar ravishda sirt reaktsiyasi qatlamlarini rivojlantiradi. Ushbu qatlamlar sirt yaxlitligini buzadi, charchoqni kamaytiradi va to'g'ri olib tashlanmasa, korroziyaga chidamliligini pasaytiradi. Ushbu nuqsonlarning mohiyatini tushunish va tegishli tuzatish usullarini qo'llash titanium mahsulotlarining to'liq muhandislik salohiyatiga erishishini ta'minlaydi.
Yuzaki reaksiya qatlamlarining tabiati va shakllanishi
Titandagi sirt reaksiya qatlamlari yuqori haroratlarda materialning haddan tashqari kimyoviy reaktivligidan kelib chiqadi. Kislorod, azot yoki vodorod ishtirokida taxminan 600 darajadan yuqori qizdirilganda, titan bu oraliq elementlarni tezda o'zlashtiradi va mexanik va kimyoviy xususiyatlarni buzadigan aniq metallurgiya zonalarini hosil qiladi.
Thealfa ishititan oksidlovchi yoki havo atmosferasida qayta ishlanganda hosil bo'ladigan eng keng tarqalgan reaksiya qatlamini ifodalaydi. Kislorod va azot sirtga tarqalib, olti burchakli yaqin{1}}oʻralgan alfa fazasini barqarorlashtiradi va oraliqlar bilan toʻyingan qattiq, moʻrt sirt qatlamini hosil qiladi. Ushbu qatlam ta'sirlanmagan asosiy metall uchun 150 dan 200 VVgacha bo'lgan mikroqattiqlik qiymatlari 400 HV dan oshadi va ahamiyatsiz egiluvchanlikni ko'rsatadi. Alfa korpusi odatda metallografik tekshiruvda ochiq rangdagi-yorugʻlik rangli, aşınmaya bardoshli qatlam sifatida namoyon boʻladi, qalinligi taʼsir qilish harorati va davomiyligiga qarab bir necha mikrometrdan 200 mikrometrgacha oʻzgarib turadi.
Vodorod bilan boyitilgan-qatlamlarisitish yoki tuzlash paytida titan vodorod{0}}tarkibida atmosfera bilan aloqa qilganda hosil bo'ladi. Vodorod interstitsial ravishda tarqalib, transformatsiya haroratini pasaytiradi va sovutish paytida gidrid yog'inlarini rag'batlantiradi. Titan gidridlari alfa matritsada ignaga o'xshash yoki trombotsitlar cho'kmasi- ko'rinishida paydo bo'lib, sirt mintaqasini mo'rtlashtiradi va tsiklik yoki zarba yuki ostida yorilish joylarini yaratadi.
Oksid tarozilariissiq ishlov berish yoki issiqlik bilan ishlov berish jarayonida ko'rinadigan sirt konlari sifatida rivojlanadi. Bu shkalalar asosan rutildan (TiO₂) iborat bo'lib, metall-ko'lamda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan suboksidlar (Ti₂O₃, TiO) mavjud. Asosan kosmetik bo'lsa-da, qalin oksidli tarozilar asosiy alfa holatini maskalashi va keyingi ishlov berish yoki tekshirishga xalaqit berishi mumkin.
Kontaminatsiya qatlamlarimoylash materiallaridan, qolip materiallaridan yoki begona zarrachalar issiq ish paytida mexanik ravishda bog'lanishi yoki sirtga tarqalishi mumkin, bu esa charchoq yoriqlari yoki korroziya chuqurlariga tarqaladigan mahalliy nuqsonlarni keltirib chiqaradi.
Baholash va aniqlash usullari
Samarali davolash sirt nuqsonlari qatlamlarining aniq tavsifi bilan boshlanadi. Vizual tekshirish yalpi oksidi miqyosi, rangi o'zgarishi va mexanik shikastlanishni aniqlaydi, ammo nozik alfa holatini yoki er osti ifloslanishini aniqlay olmaydi.
Mikroqattiqlik profilini yaratishalfa-holati chuqurligini miqdoriy baho beradi. Qattiqlikning sirtdan yadroga o'tishi, qotib qolgan qatlamni yuqori ko'rsatkichlar orqali asosiy metall qattiqligiga o'tish orqali ochib beradi. Standart amaliyot alfa holati chuqurligini sirtdan qattiqlik asosiy metall darajasiga plyus 50 HV yoki 320 HV kabi belgilangan qattiqlik chegarasigacha bo'lgan masofa sifatida belgilaydi.
Metallografik tekshiruvKroll reaktivi (2% HF, 4% HNO₃, muvozanat suvi) kabi mos oʻtkazgichlar bilan tayyorlangan oʻrnatilgan kesma-, alfa holatini oʻyib ishlangan asosiy metall mikrostrukturasidan farqli ravishda oʻyib olinmagan yoki engil kazınmış qatlam sifatida namoyon qiladi. Optik mikroskop taxminan 5 mikrometrgacha bo'lgan qatlamlarni o'z ichiga oladi, elektron mikroskopni energiyaga-dispersiv spektroskopiya esa kislorod va azot bilan boyitilganligini tasdiqlovchi elementar xaritalashni ta'minlaydi.
Eddy joriy sinovioraliq boyitish bilan bogʻliq boʻlgan elektr oʻtkazuvchanlik oʻzgarishlarini aniqlab, sirt holatini buzmaydigan-baholashni taklif etadi. Ushbu usul ishlab chiqarish sifatini nazorat qilish uchun javob beradi, ammo metallografik standartlarga muvofiq kalibrlashni talab qiladi.
Ultrasonik sirt to'lqinlarini tekshirishyaqin-sirtdagi uzilishlar va xossa gradientlarini aniqlay oladi, biroq nozik alfa-rejimga qoʻllash uchun yuqori chastotali transduserlar va murakkab signal talqini- talab etiladi.
Mexanik olib tashlash usullari
Mexanik olib tashlash usullari mo'rt reaktsiya qatlamini jismonan yemiradi yoki sindirib, ostidagi tovushli asosiy metallni ochib beradi.
Ishlov berish va tornalashan'anaviy kesish operatsiyalari orqali sirt qatlamlarini olib tashlang. Titan novdalar uchun nozik burilish keyingi pardozlash uchun mos bo'lgan sirt pürüzlülüğü bilan boshqariladigan materiallarni olib tashlashga erishadi. Kesish parametrlari ishlov berish jarayonida alfa holatini isloh qilishi mumkin bo'lgan haddan tashqari issiqlik hosil bo'lishiga qarshi mahsuldorlikni muvozanatlashi kerak. Yuqori bosimli sovutish suvi etkazib beradigan o'tkir karbid yoki polikristalli olmos asboblari termal zararni minimallashtiradi.
Silliqlashalyuminiy oksidi yoki silikon karbid g'ildiraklari bilan o'lchov aniqligini talab qiladigan plitalar va barlar uchun qatlamni aniq olib tashlashni ta'minlaydi. Yuzaki silliqlash{1}}bir martalik o'tishda materialni chuqur olib tashlashga erishadi, sirt silliqlash esa tekis, parallel sirtlarni hosil qiladi. Titanni silliqlash g'ildiraklarni ehtiyotkorlik bilan tanlashni va charchoqni pasaytirishi mumkin bo'lgan yuklanish, yonish va qoldiq kuchlanish kuchlanishlarini oldini olish uchun sovutish suvini qo'llashni talab qiladi.
Tasmani silliqlash va abraziv portlatishkattaroq yuzalar va tartibsiz geometriyalarga mos keladi. Zirkoniya yoki keramik abraziv kamarlar bilan kamar silliqlash bosqichma-bosqich reaktsiya qatlamlarini olib tashlaydi, grit ketma-ketligi odatda 80-gritli qo'pol olib tashlashdan 320-gritli pardozlashgacha davom etadi. Alumina yoki granat muhiti bilan boshqariladigan bosim va burchak ostida abraziv portlatish sirtni bir xil tayyorlashni ta'minlaydi, ammo keyinchalik kislotali tuzlash orqali abraziv zarrachalarning joylashishiga yo'l qo'ymaslik kerak.
Barrel va vibratsiyali tugatishkatta miqdordagi mayda bar yoki kesilgan qismlarni qayta ishlang, sirt qatlamlarini ommaviy pardozlash harakati orqali olib tashlash uchun aralash eritmalar bilan keramika yoki sintetik vositalardan foydalaning. Ushbu usul standartlashtirilgan mahsulot qatorlariga mos keladi, bunda individual ishlov berish tejamkor emas.
Mexanik olib tashlash ortiqcha zaxiralarni yo'qotmasdan to'liq alfa holatini yo'q qilishga erishishi kerak. Issiq ishlov berilgan mahsulotlar uchun odatdagi olib tashlash normalari har bir sirt uchun 0,5 dan 2,0 millimetrgacha o'zgarib turadi, haqiqiy chuqurlik namuna bo'laklarida mikroqattiqlikni tekshirish orqali aniqlanadi.
Kimyoviy va elektrokimyoviy olib tashlash usullari
Kimyoviy usullar reaksiya qatlamlarini boshqariladigan korroziya orqali eritib yuboradi, bu esa mexanik usullar uchun mavjud bo'lmagan murakkab geometriyalar uchun afzalliklarni beradi.
Kislota tuzlashgidroftorik{0}}nitrat kislota aralashmalari bilan titanga standart kimyoviy ishlov berish. Oddiy formulalar tarkibida 2-5 foiz gidroflorik kislota va 20-40 foiz nitrat kislota, muvozanatli suv mavjud. Hidroftorik kislota titan va uning oksidlarini eritib yuboradi, nitrat kislota esa asosiy metallning passivatsiyasini saqlab, ortiqcha umumiy hujum va vodorodning so'rilishini oldini oladi. Tuzlash tezligi kislota konsentratsiyasiga, haroratga va aralashtirishga bog'liq bo'lib, atrof-muhit haroratida odatdagi olib tashlash tezligi daqiqada 10 dan 50 mikrometrgacha.
Og'ir alfa holati yoki oksid shkalasi uchun standart tuzlashdan oldin kuchli gidroftorik kislota eritmalarida (10 dan 20 foizgacha) yoki eritilgan tuz vannalarida (oksidlovchi qo'shimchalar bilan natriy gidroksid) oldindan tuzlash mumkin. 400 dan 500 gradusgacha bo'lgan erigan tuzni qorishtirish kimyoviy pasaytirish va jismoniy parchalanish orqali qalin oksidli tarozilarni tezda yo'q qiladi.
Elektrokimyoviy polishingperxlorik kislota-sirka kislota elektrolitlari yoki ishqoriy glitserin eritmalarida kimyoviy tuzlash bilan solishtirganda yuqori sirt qoplamasi bilan boshqariladigan anodik eritmaga erishadi. Jarayon sirt asperliklari va reaksiya qatlamlarini afzallik bilan eritib, vodorodni minimal qabul qiluvchi oynaga oʻxshash-yuzalarni hosil qiladi. Elektrokimyoviy abraziv sirtning optimal yaxlitligini talab qiluvchi nozik komponentlar va tibbiy implantlarga mos keladi.
Ishqoriy tozalashnatriy gidroksidi yoki kaliy gidroksid eritmalari bilan organik ifloslantiruvchi moddalarni va ba'zi oksidli plyonkalarni olib tashlaydi, bu birlamchi reaktsiya qatlamini olib tashlashdan ko'ra tayyorgarlik bosqichi bo'lib xizmat qiladi. Biroq, yuqori haroratlarda uzoq vaqt ishqoriy ta'sir qilish titanga hujum qilishi mumkin, bu esa jarayonni diqqat bilan nazorat qilishni talab qiladi.
Kimyoviy muolajalar vodorodning mo'rtlashishini oldini olish uchun qattiq nazoratni talab qiladi. Tegishli oksidlovchi moddalarsiz ftoridlarni o'z ichiga olgan kislotali tuzlash eritmalari, ayniqsa yuqori kislota kontsentratsiyasida va past haroratlarda vodorodning so'rilishini kuchaytiradi. Tuzlangan materialdagi vodorod miqdorini monitoring qilish, odatda qo'llanilishiga qarab millionda 125-150 qismdan past bo'lgan inert gaz sintezi tahlili orqali jarayonning etarliligini tekshiradi.
Termal ishlov berish usullari
Termal yondashuvlar differensial termal kengayish yoki fazali transformatsiyalar orqali reaktsiya qatlamlarini olib tashlaydi.
Vakuumli tavlanishTselsiy bo'yicha 700 dan 850 darajagacha yuqori vakuumda (10⁻³ paskaldan past) vakuum muhitiga diffuziya orqali sirtdagi kislorod va azot kontsentratsiyasini kamaytirishi mumkin, ammo bu jarayon alfa holatini sezilarli darajada yo'q qilish uchun amaliy darajada sekinlashadi va asosiy metallda don o'sishi xavfini tug'diradi.
Gidrogenatsiya{0}}degidrogenlashQayta ishlash sirt reaktsiyasi qatlamini mo'rtlashtirib, titanni vodorod bilan ataylab to'yintiradi, dekrepitatsiya orqali mexanik olib tashlashni osonlashtiradi, so'ngra egiluvchanlikni tiklash uchun vakuumli dehidrogenatsiyalanadi. Ushbu ixtisoslashtirilgan texnika jarayonning murakkabligi va vodorodni boshqarish talablari tufayli cheklangan qo'llanilishini ko'radi.
Kombinatsiyalangan va ilg'or davolash usullari
Zamonaviy amaliyot ko'pincha optimal natijalarga erishish uchun bir nechta texnikani birlashtiradi. Issiq haddelenmiş titan plitasining odatiy ketma-ketligi quyidagilarni o'z ichiga olishi mumkin: qoziqni olib tashlash uchun abraziv portlatish, yog'sizlantirish uchun gidroksidi tozalash, alfa holatini eritish uchun kislotali tozalash, o'lchamlarni tiklash uchun mexanik silliqlash va sirtni optimallashtirish uchun yakuniy elektrokimyoviy abraziv.
Lazerli sirtni qayta eritishinert atmosferada sirt qatlamini tez eriydi va mustahkamlaydi, alfa holatini massaga eritib, tozalangan, bir hil sirt mikro tuzilishini hosil qiladi. Lazer bilan ishlov berish uchun xos bo'lgan juda tez sovutish tezligi-mavjud reaktsiya qatlamlarini yo'q qilib, sezilarli interstitsial qabul qilishni oldini oladi.
Plazmaning elektrolitik oksidlanishisirt oksidini g'ovakligi va qattiqligi boshqariladigan-keramikaga o'xshash qalin qoplamaga aylantiradi, reaksiya qatlamlarini olib tashlash o'rniga funktsional sirt qatlami ostiga samarali ko'madi. Ushbu yondashuv aşınma qarshilik yoki dielektrik xususiyatlar maksimal substrat egiluvchanligidan ustun bo'lgan ilovalarga mos keladi.
Sifatni tekshirish va qabul qilish mezonlari
Davolanishdan keyingi-tasdiqlash reaksiya qatlamining toʻliq olib tashlanishini va maqbul sirt holatini taʼminlaydi. Guvoh namunalari yoki mahsulot bo'limlaridagi mikroqattiqlik shpallari belgilangan mezonlarga javob beradigan qattiqlik profillari orqali alfa holatini yo'q qilishni tasdiqlaydi. Metallografik tekshiruv mikrostrukturaning mustahkamligini, gidrid cho'kmalarining yo'qligini va qabul qilinadigan don hajmini tasdiqlaydi.
Yuzaki pürüzlülük o'lchovi pardozlash sifatini aniqlaydi, talablar aniq rulmanli yuzalar uchun Ra 0,4 mikrometrdan umumiy strukturaviy ilovalar uchun Ra 3,2 mikrometrgacha o'zgaradi. Eddy tok tekshiruvi sirt holatining mustahkamligini ishlab chiqarish-liniyalarida tekshirish imkonini beradi.
Vodorod tahlili, odatda, inert gaz sintezi, kimyoviy muolajalar zararli vodorod darajasini kiritmaganligini tasdiqlaydi. Qabul qilish chegaralari qo'llanilishiga qarab farq qiladi, tibbiy implantlar va aerokosmik komponentlar millionda 80-125 qismdan kam talab qiladi, sanoat ilovalari esa millionda 150-200 qismga bardosh berishi mumkin.
Ilova-Maxsus mulohazalar
uchunaerokosmik tarkibiy qismlar, issiq ishlangan materialda har bir sirt uchun 1,0 dan 2,0 millimetrgacha bo'lgan odatdagi ishlov berish ruxsatnomalari bilan alfa korpusini to'liq olib tashlash majburiydir. Keyingi yuza ishlov berish, shu jumladan o'q bilan ishlov berish yoki past egiluvchanlik bilan parlatish charchoqqa chidamliligini oshirish uchun kompressiv qoldiq stresslarni keltirib chiqarishi mumkin.
uchuntibbiy implantlar, sirtning tozaligi, passivatsiyasi va metall ifloslanishining yo'qligi uchun qo'shimcha talablar bilan, biologik muvofiqlikni ta'minlash uchun sirt reaktsiyasi qatlamlarini yo'q qilish kerak. Elektrokimyoviy polishing, so'ngra nitrat kislota passivatsiyasi to'qimalarning integratsiyalashuvi uchun optimal oksid qatlamini hosil qiladi.
uchunkimyoviy texnologik uskunalar, reaktsiya qatlamini olib tashlash korroziyaga chidamliligini ta'minlashga qaratilgan bo'lib, agressiv muhitda xizmat ko'rsatish uchun zarur bo'lgan himoya oksidi plyonkasini o'rnatadigan tuzlash va passivatsiya muolajalari bilan.
uchunarxitektura ilovalari, estetik mustahkamlik va shakllanish ishlov berish tanlovini boshqaradi, mexanik pardozlash va engil tuzlash bilan ortiqcha materiallarni olib tashlamasdan kerakli sirt ko'rinishini beradi.
