Batang titanium dengan diameter 10 mm boleh menampung beban 30 tan dan juga berfungsi sebagai stent jantung dalam tubuh manusia selama 20 tahun. Prestasi "semua-bulat" bahan ini disokong oleh proses pembuatan yang sangat ketat. Daripada bahan mentah kepada produk siap, sebarang sisihan sebanyak 0.1% boleh menyebabkan keseluruhan kumpulan produk tidak dapat digunakan. Enam langkah berikut membentuk barisan "buat-atau-break" dalam pembuatan rod titanium.
1. Memilih bahan mentah yang betul: "gen" prestasi
Prestasi rod titanium dikunci dari peringkat bahan mentah.
Aeroangkasa: Ti-6Al-4V (GR5) digunakan secara meluas, mengimbangi kekuatan dan keliatan tahap 900 MPa.
Implan perubatan: Kandungan kekotoran mesti dikawal dengan ketat. Bagi setiap peningkatan 1 ppm dalam kekotoran, risiko penolakan meningkat sebanyak 10%.
Semasa menyediakan bahan-bahan, span titanium dan aloi induk aluminium-vanadium juga harus ditimbang dengan ketepatan tahap- miligram untuk mengelakkan turun naik unsur surih yang boleh membawa kepada struktur mikro yang tidak terkawal pada peringkat seterusnya.
2. Pencairan: "Mengalkimi" dalam Vakum
Titanium akan "menelan" oksigen dan nitrogen pada suhu melebihi 1,500 darjah dan menjadi rapuh serta-merta. Oleh itu, proses peleburan mesti dijalankan dalam relau peleburan semula arka vakum (VAR) atau relau perapian sejuk sinar elektron (EBCHM).
• VAR: Dengan mencairkan elektrod yang dipadatkan lapisan demi lapisan seperti "cetakan 3D", jongkong dengan ketulenan lebih 99.995% boleh diperolehi.
EBCHM: Dengan menggunakan pengimbasan pancaran elektron, kemasukan-ketumpatan tinggi seperti tungsten dan molibdenum boleh disejat terus. Rod titanium gred rotor- penerbangan mesti dicairkan semula dua kali.
Selepas satu peleburan, sampel perlu diambil untuk perbandingan spektrum. Jika pengasingan komponen lebih besar daripada 0.3%, keseluruhan relau akan dibuang.
3. Pemprosesan termomekanikal: Menempa "cakera" menjadi urat dan tulang
Jongkong titanium mula-mula dipanaskan ke titik peralihan fasa (kira-kira 995 darjah ), dan kemudian berulang kali terganggu dan ditarik dalam + dua-rantau fasa.
Hanya apabila nisbah penempaan lebih besar daripada atau sama dengan 3:1, liang mikro-dalaman boleh dipadatkan.
Setiap ubah bentuk laluan harus dikawal dalam 20% hingga 40%. Jika ia terlalu cepat, ia akan menyebabkan koyak; jika terlalu perlahan, bijirin akan menjadi kasar.
Selepas itu, ia panas-digulung menjadi bilet, dengan keperluan ralat suhu ±5 darjah . Jika tidak, perbezaan prestasi antara bahagian hadapan dan belakang bar yang sama boleh mencapai 15%.
4. Rawatan Haba: "Penalaan{1}}Halus" Struktur Mikro
Penyepuhlindapan homogenisasi: 850 darjah /2 jam untuk menghapuskan pengasingan komposisi;
Rawatan penyelesaian dan penuaan: 940 darjah pelindapkejutan air + 540 darjah penuaan selama 4 jam, membolehkan nisbah fasa + mencapai 80:20, dan kekuatan boleh ditingkatkan lagi sebanyak 12%.
5. Rawatan Permukaan: Melindungi Batang Titanium
• Penjerukan: Larutan campuran HF dan HNO₃ mengeluarkan skala oksida, mendedahkan asas putih-perak.
Shot peening: Pukulan keluli 0.3 mm memberi kesan pada permukaan pada 60 m/s, memperkenalkan tegasan mampatan pada tahap 200 MPa, dan meningkatkan hayat keletihan sebanyak 50%.
Penggilapan elektrolitik: Rod titanium perubatan menjalani pengilapan elektrolitik untuk mencapai kekasaran permukaan Ra Kurang daripada atau sama dengan 0.1 μm, mengurangkan lekatan bakteria sebanyak 80%.
Pengoksidaan anodik: Filem oksida 2 μm terbentuk, yang bukan sahaja tahan kakisan-tetapi juga boleh diwarnakan.
6. Pengesanan: Risiko skrin turun kepada "sifar"
• Komposisi kimia: Setiap rod diperiksa oleh spektrometer. Jika sisihan unsur melebihi 0.01%, ia dibatalkan.
Sifat mekanikal: Persampelan rawak untuk ujian tegangan, jika pemanjangan pada pecah kurang daripada 10%, keseluruhan kumpulan akan dikembalikan.
Ujian bukan{0}}memusnahkan:
- Ujian ultrasonik (UT): Kemasukan dan kecacatan yang dikesan dalam rod titanium lebih besar daripada Ф0.8 mm.
- Eddy Current ET: Kesan retakan permukaan sedalam 0.05 mm;
Mikrostruktur: Periksa saiz dan taburan butiran di bawah mikroskop metalografi.
Kesimpulan
Pembuatan rod titanium adalah pertempuran menentang "kecacatan tahap mikron-". Daripada kawalan kekotoran pada tahap ppm kepada kekasaran permukaan 1 μm, setiap langkah mencabar had fizikal. Pada masa hadapan, pencetakan 3D dan hampir-net-bentuk bentuk mungkin memendekkan proses, tetapi mengejar "prestasi muktamad" tidak akan pernah terjejas.
