10 mm skersmens titano strypas gali atlaikyti 30 tonų apkrovą ir 20 metų tarnauti kaip širdies stentas žmogaus kūne. Šios medžiagos „visapusiškas“ veikimas grindžiamas itin griežtu gamybos procesu. Bet koks 0,1 % nuokrypis nuo žaliavų iki gatavų gaminių gali paversti visą produktų partiją netinkama naudoti. Toliau pateikiami šeši etapai sudaro „padaryti-arba-pertrauką“ gaminant titano strypus.
1. Tinkamų žaliavų parinkimas: veiklos „genai“.
Titano strypų veikimas yra užrakintas nuo žaliavos stadijos.
Oro erdvė: Ti-6Al-4V (GR5) yra plačiai naudojamas, subalansuojantis 900 MPa lygio stiprumą ir kietumą.
Medicininiai implantai: priemaišų kiekis turi būti griežtai kontroliuojamas. Kiekvienam priemaišų kiekiui padidėjus 1 ppm, atmetimo rizika padidėja 10%.
Ruošiant sudedamąsias dalis, titano ir aliuminio -vanadžio pagrindinio lydinio kempinė taip pat turi būti pasverta miligramo{1}}lygio tikslumu, kad būtų išvengta mikroelementų svyravimų, dėl kurių vėlesniame etape gali susidaryti nekontroliuojama mikrostruktūra.
2. Lydymas: "alchemizavimas" vakuume
Titanas „prarys“ deguonį ir azotą aukštesnėje nei 1500 laipsnių temperatūroje ir akimirksniu taps trapus. Todėl lydymo procesas turi būti atliekamas vakuuminio lankinio perlydymo krosnyje (VAR) arba elektronų pluošto šaltojo židinio krosnyje (EBCHM).
• VAR: Lydant sutankintus elektrodus sluoksnis po sluoksnio, pavyzdžiui, „3D spausdinimas“, galima gauti luitus, kurių grynumas viršija 99,995 %.
EBCHM: naudojant elektronų pluošto skenavimą, didelio{0}}tankio intarpai, tokie kaip volframas ir molibdenas, gali būti tiesiogiai išgarinami. Aviacijos rotoriaus{2}}klasės titano strypai turi būti du kartus išlydyti.
Po vieno lydymo reikia paimti mėginius spektriniam palyginimui. Jei komponentų atskyrimas yra didesnis nei 0,3%, visa krosnis bus atiduota į metalo laužą.
3. Termomechaninis apdorojimas: „disko“ kalimas į gyslas ir kaulus
Titano luitas pirmiausia kaitinamas iki fazinio perėjimo taško (apie 995 laipsnių), o po to pakartotinai suardomas ir traukiamas + dviejų -fazių srityje.
Tik kai kalimo santykis yra didesnis arba lygus 3:1, galima sutankinti vidines mikro-poras.
Kiekviena praėjimo deformacija turi būti kontroliuojama nuo 20% iki 40%. Jei jis bus per greitas, jis plyš; jei jis bus per lėtas, grūdai bus stambūs.
Vėliau jis karštai-sukamas į ruošinius, o temperatūros paklaidos reikalavimas yra ±5 laipsniai. Priešingu atveju tos pačios juostos priekinės ir galinės dalių veikimo skirtumas gali siekti 15%.
4. Terminis apdorojimas: mikrostruktūros „tikslus-derinimas“.
Homogenizuojantis atkaitinimas: 850 laipsnių / 2 val., siekiant pašalinti kompozicijos segregaciją;
Apdorojimas tirpalu ir sendinimas: 940 laipsnių vandens gesinimas + 540 laipsnių sendinimas 4 valandas, leidžiantis + fazių santykiui pasiekti 80:20, o stiprumą galima dar padidinti 12%.
5. Paviršiaus apdorojimas: titano strypų šarvojimas
• Marinavimas: sumaišytas HF ir HNO₃ tirpalas pašalina oksido apnašas ir atskleidžia sidabro -baltą pagrindą.
Srautas: 0,3 mm plieniniai strypai atsitrenkia į paviršių 60 m/s greičiu, sukeldami gniuždymo įtempį 200 MPa lygyje ir padidindami nuovargio tarnavimo laiką 50%.
Elektrolitinis poliravimas: medicininiai titano strypai yra poliruojami elektrolitiniu būdu, kad paviršiaus šiurkštumas Ra būtų mažesnis arba lygus 0,1 μm, todėl bakterijų sukibimas sumažėja 80%.
Anodinė oksidacija: susidaro 2 μm oksido plėvelė, kuri yra ne tik atspari korozijai{1}}, bet ir gali būti spalvota.
6. Aptikimas: ekrano rizika sumažėja iki „nulio“
• Cheminė sudėtis: kiekvienas strypas apžiūrimas spektrometru. Jei elementų nuokrypis viršija 0,01%, jis pašalinamas.
Mechaninės savybės: Atsitiktinis mėginių ėmimas tempimo bandymui, jei pailgėjimas trūkimo metu yra mažesnis nei 10%, bus grąžinta visa partija.
Neardomasis bandymas:{0}}
- Ultragarsinis bandymas (UT): aptikti intarpai ir defektai didesnių nei Ф0,8 mm titano strypuose.
- Sūkurinės srovės ET: aptikti 0,05 mm gylio paviršiaus įtrūkimus;
Mikrostruktūra: metalografiniu mikroskopu ištirkite grūdelių dydį ir pasiskirstymą.
Išvada
Titano strypų gamyba yra kova su „mikro{0}}lygio defektais“. Nuo priemaišų kontrolės ppm lygiu iki 1 μm paviršiaus šiurkštumo – kiekvienas žingsnis prieštarauja fizinėms riboms. Ateityje 3D spausdinimas ir beveik -neto{6}}formos formavimas gali sutrumpinti procesą, tačiau „maksimalaus našumo“ siekis niekada nebus pažeistas.
