Virga tat-titanju b'dijametru ta '10 mm tista' ssostni tagħbija ta '30 tunnellata u sservi wkoll bħala stent tal-qalb fil-ġisem tal-bniedem għal 20 sena. Il-prestazzjoni "kollha-tunda" ta' dan il-materjal hija sostnuta minn proċess ta' manifattura estremament rigoruż. Mill-materja prima sal-prodotti lesti, kwalunkwe devjazzjoni ta '0.1% tista' tirrendi l-lott kollu ta 'prodotti inutilizzabbli. Is-sitt passi li ġejjin jikkostitwixxu l-linja tal-"make-jew-break" fil-manifattura tal-vireg tat-titanju.
1. Għażla tal-materja prima t-tajba: il-"ġeni" tal-prestazzjoni
Il-prestazzjoni tal-vireg tat-titanju hija msakkra mill-istadju tal-materja prima.
Aerospazjali: Ti-6Al-4V (GR5) huwa użat ħafna, jibbilanċja saħħa u toughness ta 'livell ta' 900 MPa.
Impjanti mediċi: Il-kontenut ta' impurità għandu jkun ikkontrollat b'mod strett. Għal kull żieda ta '1 ppm fl-impuritajiet, ir-riskju ta' rifjut jiżdied b'10%.
Meta jiġu ppreparati l-ingredjenti, il-liga prinċipali tat-titanju sponża u tal-aluminju-vanadju għandha wkoll tiġi miżuna bi preċiżjoni tal-livell ta' milligramma- biex jiġu evitati varjazzjonijiet fl-oligoelementi li jistgħu jwasslu għal mikrostruttura mhux ikkontrollata fl-istadju aktar tard.
2. Tidwib: "Alchemizing" f'Vakwu
It-titanju "jibla" l-ossiġnu u n-nitroġenu f'temperaturi 'l fuq minn 1,500 grad u jsir fraġli istantanjament. Għalhekk, il-proċess tat-tidwib għandu jitwettaq f'forn tat-tidwib mill-ġdid tal-ark vakwu (VAR) jew forn tal-fuklar kiesaħ tar-raġġ tal-elettroni (EBCHM).
• VAR: Bit-tidwib tal-elettrodi kkumpatti saff b'saff bħal "stampar 3D", jistgħu jinkisbu ingotti b'purità ta 'aktar minn 99.995%.
EBCHM: Bl-użu tal-iskannjar tar-raġġ tal-elettroni, inklużjonijiet ta'-densità għolja bħal tungstenu u molibdenu jistgħu jiġu evaporati direttament. Rotor tal-avjazzjoni-vireg tat-titanju għandhom jerġgħu jiddewweb darbtejn.
Wara tidwib wieħed, jeħtieġ li jittieħdu kampjuni għal tqabbil spettrali. Jekk is-segregazzjoni tal-komponenti hija akbar minn 0.3%, il-forn kollu jiġi skrappjat.
3. Ipproċessar termomekkaniku: Forġa tad- "diskus" fis-sinjuri u l-għadam
L-ingott tat-titanju l-ewwel jissaħħan sal-punt ta 'transizzjoni tal-fażi (madwar 995 grad ), u mbagħad ripetutament mqalleb u mfassal fir-reġjun + żewġ -fażijiet.
Huwa biss meta l-proporzjon tal-forġa jkun akbar minn jew ugwali għal 3:1 li l-mikro-pori interni jistgħu jiġu kompatti.
Kull deformazzjoni tal-pass għandha tkun ikkontrollata fi żmien 20% sa 40%. Jekk ikun mgħaġġel wisq, jikkawża dmugħ; jekk ikun bil-mod wisq, il-ħbub ikunu oħxon.
Sussegwentement, huwa hot-irrumblat f'billetti, b'rekwiżit ta 'żball fit-temperatura ta' ± 5 gradi . Inkella, id-differenza fil-prestazzjoni bejn is-sezzjonijiet ta 'quddiem u ta' wara tal-istess bar tista 'tilħaq 15%.
4. Trattament tas-Sħana: L-"Irfinar-" tal-Mikrostruttura
Omoġenizzar ittemprar: 850 grad /2 h biex telimina s-segregazzjoni tal-kompożizzjoni;
Trattament ta 'soluzzjoni u tixjiħ: 940 grad ta' tixjiħ ta 'l-ilma + 540 grad għal 4 sigħat, li jippermetti li l-proporzjon tal-fażi + jilħaq 80:20, u s-saħħa tista' tiżdied aktar bi 12%.
5. Trattament tal-wiċċ: Armar tal-Vireg tat-Titanju
• Pickling: Is-soluzzjoni mħallta ta 'HF u HNO₃ tneħħi l-iskala ta' l-ossidu, u tikxef il-bażi tal-fidda-abjad.
Shot peening: shots ta 'l-azzar ta' 0.3 mm jolqtu l-wiċċ f'60 m/s, jintroduċu stress kompressiv fil-livell ta '200 MPa, u jżidu l-ħajja ta' għeja b'50%.
Illustrar elettrolitiku: Vireg tat-titanju mediċi jgħaddu minn illustrar elettrolitiku biex tinkiseb ħruxija tal-wiċċ ta 'Ra Inqas minn jew ugwali għal 0.1 μm, tnaqqas l-adeżjoni batterjali bi 80%.
Ossidazzjoni anodika: Film ta 'ossidu ta' 2 μm huwa ffurmat, li mhux biss huwa reżistenti għall-korrużjoni- iżda wkoll jista 'jkun ikkulurit.
6. Sejbien: Ir-riskji tal-iskrin sa "żero"
• Kompożizzjoni kimika: Kull virga hija spezzjonata minn spettrometru. Jekk id-devjazzjoni elementali taqbeż 0.01%, hija skrappjata.
Proprjetajiet mekkaniċi: Teħid ta 'kampjuni bl-addoċċ għat-test tat-tensjoni, jekk it-titwil fil-waqfa huwa inqas minn 10%, il-lott kollu jiġi rritornat.
Ittestjar mhux-distruttiv:
- Ittestjar ultrasoniku (UT): Inklużjonijiet u difetti misjuba fi ħdan vireg tat-titanju akbar minn Ф0.8 mm.
- Eddy Current ET: Issib xquq tal-wiċċ 0.05 mm fil-fond;
Mikrostruttura: Eżamina d-daqs u d-distribuzzjoni tal-qamħa taħt mikroskopju metallografiku.
Konklużjoni
Il-manifattura tal-vireg tat-titanju hija battalja kontra "difetti fil-livell tal-mikron{0}". Mill-kontroll tal-impurità fil-livell ppm għal ħruxija tal-wiċċ ta '1 μm, kull pass jisfida l-limiti fiżiċi. Fil-futur, l-istampar 3D u l-iffurmar tal-forma qrib-nett- jistgħu jqassru l-proċess, iżda l-insegwiment ta '"prestazzjoni aħħarija" qatt mhu se jkun kompromess.
