Производството на ултрафина титанова тел (диаметър 0,01-0,5 мм) е един от най-предизвикателните технически и строго контролирани процеси в областта на дълбоката обработка на титанов метал. Неговото производство не е просто "намаляване на размера", а систематичен инженерен процес, който преминава през подбор на суровини, множество стъпки на обработка, прецизна топлинна обработка и цялостно тестване. Всяко малко отклонение във всяка връзка може да доведе до бракуване на крайния продукт, което представлява голямо предизвикателство за цялостната техническа сила на предприятието.
1, Процес на топене: контрол на източника на субстрат с висока-чистота
Основната начална точка на производството е топенето на слитъци от титан с висока -чистота, което директно определя основните свойства и стабилността при обработка на теления материал. Процесите на вакуумно дъгово топене на консумативи (VAR) или вакуумно индукционно топене (VIM) обикновено се използват в индустрията, като основната цел е стриктно да се контролира съдържанието на интерстициални елементи като кислород, азот и водород. За ултрафина титанова тел от медицински и авиационен клас съдържанието на кислород трябва да се контролира под 0,12%, а съдържанието на водород не трябва да надвишава 0,0015%. Но дори ако тези примеси са извън стандарта, те бързо ще се разширят при по-нататъшно изтегляне на ниво микрометър, което ще доведе до крехкост на проводника или влошаване на производителността.
По време на топенето композиционната система трябва да бъде пригодена за различни сценарии на приложение: ултрафините промишлени телове от чист титан (Gr1/Gr2) се концентрират върху ниски примеси и висока гъвкавост и честотата на топене трябва да бъде оптимизирана (обикновено 2-3 VAR претопяване), за да се гарантира еднородността на състава; съотношението на алуминиеви и ванадиеви елементи трябва да бъде много прецизно контролирано за проводници от медицинска сплав като Ti-6Al-4V ELI и окисляването трябва да бъде потиснато във вакуумна среда, осигурявайки основата за по-късна биосъвместимост и устойчивост на умора.
2, Гореща обработка и студено изтегляне: фин контрол на размера на зърното и напрежението
Разтопеният титанов слитък трябва да бъде обработен в титанов прът или заготовка с диаметър 8-12 мм чрез процеси на горещо коване и горещо валцуване. На този етап температурата на коване трябва да се контролира в рамките на критичния диапазон на фазовата зона (950-1050 градуса) и + фазовата зона, за да се избегне прекомерен размер на зърното или неравномерна микроструктура. След охлаждане телената заготовка влиза в процеса на многопроходно студено изтегляне, което е основната стъпка за постигане на микрометров размер. Всеки процес на изтегляне обаче ще усъвършенства зърното на титана и ще натрупа вътрешно напрежение. Ако не се елиминира навреме, има голяма вероятност да причини счупване на телта по време на последващо изтегляне.
Обработката с междинно отгряване се превръща в ключов буфер в процеса на студено изтегляне: трябва да се отгрява под вакуум или в атмосфера на защита от инертен газ в съответствие с промяната в диаметъра на телта (3-5 преминавания на изтегляне), с контролирана температура на 550-650 градуса и време за изолация, точно до ниво на минута. Прекомерното отгряване може да доведе до липса на пластичност, както и до крехкост и по-голяма вероятност от крехко счупване; Прекаленото отгряване може да доведе до растеж на зърната и да повлияе на крайната здравина на теления материал. За ултра фини проводници с d По-малко или равно на 0,1 mm, скоростта на изтегляне трябва да се намали до 0,5-1 m/min и трябва да се използва специална форма от волфрамова стомана за облекчаване на триенето и концентрацията на напрежение.
3, Основна трудност: Контрол на микронно ниво на консистенция на размера и качество на повърхността
Когато диаметърът на телта се доближи до нивото на микрометъра, трудността за контролиране на точността на размера и качеството на повърхността се увеличава експоненциално, което също е основната бариера за разграничаване на продуктите от висок-клас и обикновените. Приложенията от висок клас, като медицински конци и авиационни сензори, изискват контрол на допустимото отклонение на диаметъра на проводника от ± 1-3 μm. Това изисква не само точност на матрицата от 0,001 mm, но и-наблюдение в реално време на температурата, напрежението и състоянието на смазване по време на процеса на изтегляне. Системата за смазване трябва да използва специализирани синтетични смазочни материали, за да осигури ефективност на смазването и да избегне остатъчни примеси, замърсяващи повърхността; Околната среда за рисуване трябва да поддържа постоянна температура (20 ± 2 градуса), постоянна влажност (50 ± 5% RH) и без прах (чиста зона от клас 1000), за да се предотврати влиянието на колебанията в околната среда върху стабилността на размерите.
Контролът на качеството на повърхността е също толкова строг: повърхността на завършената тел трябва да бъде без дефекти като драскотини, оксидни слоеве (дебелина по-малка или равна на 5nm), микропукнатини и т.н. Тези дефекти бързо ще се разширят при напрежение или корозивна среда, което води до повреда на телта. За тази цел са необходими процеси на електролитно полиране или плазмено почистване за отстраняване на повърхностния оксиден слой, докато -отсяването в реално време на повърхностни дефекти се извършва чрез онлайн оптична система за откриване (точност на откриване от 0,0005 mm) и неквалифицираните продукти се отстраняват незабавно.
4, Тестване на готов продукт: Пълна проверка на размерите на надеждността на услугата
Тестването на готовия продукт на ултрафина титанова тел трябва да обхваща размера, повърхността, механичните свойства и микроструктурата, образувайки пълна верига за контрол на качеството на процеса. Онлайн откриването използва лазерен дебеломер за наблюдение на колебанията в диаметъра в реално време. Офлайн откриването включва наблюдение с микроскопия на повърхностни дефекти (увеличено 500 пъти), изпитване на ефективността на опън (якост на счупване по-голямо или равно на 800MPa, удължение по-голямо или равно на 15%), металографски анализ (проверка на размера на зърната и еднородността на тъканите) и тестване за специфична биосъвместимост на медицински продукт (цитотоксичност, тест за сенсибилизация). Някои-продукти от висок клас също изискват изпитване на умора, за да се гарантира дългосрочна-стабилност при високо-честотни циклични натоварвания.
Заключение: Цялостно проявление на технологична сила
Нивото на производство на ултрафина титанова тел директно отразява топенето, обработката, контрола на качеството и усъвършенстваните възможности за управление на предприятието за титанов материал. От титаниеви слитъци до микрометрови телени материали, всяка връзка трябва да балансира трите основни изисквания за „прецизност, производителност и стабилност“. Това е и причината високо{2}}качествената ултрафина титанова тел отдавна да е монополизирана от предприятия с пълна промишлена верига (топене, гореща обработка, прецизност, изтегляне, пълно тестване). С надграждането на търсенето в-поли от висок клас, като медицина и космическа техника, изискванията на процеса за ултрафина титанова тел ще продължат да се увеличават, насърчавайки пробив в технологията за обработка на титанови материали към по-фини и по-прецизни насоки.
