Kui palju te teate titaani tootmisprotsessist? (üks)

Titaan peab maagist valmistooteks jõudmiseks läbima palju protsesse. Sõltuvalt lõppkasutusest varieerub läbitavate etappide arv. Tipptasemel autode summutites, puusaimplantaatides või kellades kasutatav titaan ei vaja sama ranget mikrostruktuuri haldamist kui lennunduses, kus rikke riskid ja tagajärjed on palju suuremad.

Krolli protsess

Olenemata lõppkasutusest tuleb titaan kõigepealt maagist eemaldada ja puhtaks titaaniks muuta.

Seda tehakse ilmeniidist või rutiilist valmistatud titaandioksiidi töötlemisel Krolli protsessi abil. Tulemuseks on käsnjas titaan, mis on puhastatud, sulatatud ja legeeritud teiste metallidega. Seejärel võib see läbida edasise töötlemise nn põhisulamiteks, mis seejärel muudetakse valuplokkideks, millest saab tavalise veskitootena valmistada varda, plaati, lehte või traati.

Krolli protsess See on mitmeastmeline reaktsioon, mis käivitatakse fluidiseeritud voodiga reaktoris. Puhastatud titaandioksiid TiO2 oksüdeeritakse klooriga, moodustades titaantetrakloriidi TiCl4, mida tööstuses hellitavalt nimetatakse "kõditamiseks". Reaktsioon viiakse läbi temperatuuril 1000 °C. Sealt fraktsioneeritakse TiCl4 ja muud metallkloriidi lisandid, saades puhta TiCl4 segu.

Seejärel viiakse see eraldi roostevabast terasest reaktorisse, kus seda saab protsessi teises pooles magneesiumiga segada. Reaktsioon viidi läbi argooniatmosfääris, mis oli eelsoojendatud temperatuurini 1000 °C. Saadud titaan(III) ja titaan(II) kloriidid redutseeruvad aeglaselt mitme päeva jooksul, moodustades puhta titaani ja magneesiumkloriidi.

Seejärel eraldatakse ülejäänud magneesiumkloriid koostisosadeks. Ja titaan, mis on nüüd "käsna" kujul, kaevatakse välja, purustatakse väiksemateks tükkideks ja seejärel pressitakse kokku ühtlaseks tükiks. See on valmis elektroodina vaakumkaar-ümbersulatusprotsessis (VAR) sulatamiseks.

Titaani vaakumkaar-ümbersulatamine - legeerimine

VAR on olnud titaanisulamite valmistamise domineeriv meetod alates 1950. aastatest. See on protsess, mida kasutatakse kõrgjõudlusega titaanist toodete valmistamiseks. VAR kontrollib täpselt sula sulamist ja tahkestumist, et toota usaldusväärselt kvaliteetseid ja äärmiselt kõrge puhtusastmega valmissulameid.

Enamik titaanisulameid läbib selle protsessi vähemalt kaks korda. See on vajalik, et tagada metalli vastuvõetav konsistentsi tase. Seda protsessi kasutatakse endiselt tööstuslikes rakendustes. 20. sajandi teisel poolel kehtestati kolmekordne VAR lennunduses metallide defektide kõrvaldamiseks. Viimase kümnendi jooksul on see aga lennunduses sulamite puhul hakanud asenduma elektroonilise külmkoldega ümbersulatamise meetodiga.

VAR-protsess toimub suures silindrilises tiiglis. Elektrood ripub ülaosas ja sellest juhitakse läbi mitme tuhande ampri suurune alalisvool, mis sulatab sulami ja tilgub kambri põhja, kus see taasühendub. Ti 6AL-4V puhul lisatakse alumiiniumi ja vanaadiumi.

Elektronkiire külmahju ümbersulatus

Külmsulatus lahendab tõhusalt ühe VAR-protsessi puuduse, milleks on võime eemaldada sulamist tõhusalt nii kõrge kui ka madala tihedusega inklusioonid (HDI ja LDI). Seda kasutatakse ka töötlemise käigus tekkivate jääklaastude kõrvaldamiseks. Vesijahutusega vaseahjus tekitatakse vaakum. Seejärel suunatakse kõrgtemperatuuriline elektronkiir titaanist toorainele (käsna, VAR-metalli ja laastude segu), mis asetatakse ahju tagaossa. Sula titaan tilgub sulatustsooni, seejärel voolab rafineerimistunnelisse ja seejärel vormi, kus metall kristalliseerub. Lenduvad ühendid, st hapniku ja lämmastiku inklusioonid, aurustuvad, samal ajal kui lõikeriistast tulev tihe volframkarbiid vajub põhja. Seejärel freesitakse valuploki ots ära, jättes maha titaanisulami.