Modifiche strutturali delle barre in lega di titanio durante l'estrusione a caldo

Le proprietà meccaniche del titanio, comunemente note come proprietà meccaniche, sono strettamente correlate alla purezza. Il titanio di elevata purezza ha un'eccellente lavorabilità, buon allungamento e restringimento, ma bassa resistenza e non è adatto per materiali strutturali. Il titanio puro industriale contiene impurità appropriate, ha un'elevata resistenza e plasticità ed è adatto per la produzione di materiali strutturali. La conduttività termica dei semilavorati in titanio e in lega di titanio è bassa, il che causerà una grande differenza di temperatura tra lo strato superficiale e lo strato interno durante l'estrusione a caldo. Quando la temperatura del cilindro di estrusione è di 400 gradi, la differenza di temperatura può raggiungere i 200 ~ 250 gradi. Sotto l'influenza combinata del rafforzamento dell'aspirazione e dell'ampia differenza di temperatura della sezione del grezzo, il metallo sulla superficie e il centro del grezzo producono resistenza e proprietà plastiche molto diverse, che causeranno una deformazione molto irregolare durante il processo di estrusione. Produce un grande sforzo di trazione aggiuntivo, che diventa la fonte di crepe e crepe sulla superficie dei prodotti estrusi. Il processo di estrusione a caldo dei prodotti in titanio e leghe di titanio è più complicato di quello della lega di alluminio, della lega di rame e persino dell'acciaio, che è determinato dalle speciali proprietà fisiche e chimiche del titanio e della lega di titanio.

Finora, i lubrificanti devono essere utilizzati nel processo di estrusione delle barre di titanio. Il motivo principale è che il titanio formerà un eutettico fusibile con materiali per stampi in lega a base di ferro o nichel a temperature di 980 gradi e 1030 gradi, causando così una forte usura dello stampo. Quando si utilizza il lubrificante alla grafite, sulla superficie del prodotto possono formarsi profondi graffi longitudinali, che sono il risultato del lavoro del lavorazione-titanio asta e asta in lega di titanio attaccata allo stampo. L'estrusione del profilo con lubrificante per vetro porterà a un nuovo tipo di difetto "vaiolatura", cioè una crepa nello strato superficiale del prodotto. Gli studi hanno dimostrato che l'aspetto dei "marcatori" è dovuto alla bassa conduttività termica del titanio e delle leghe di titanio, che fa sì che lo strato superficiale della billetta si raffreddi violentemente e la plasticità diminuisca bruscamente.

Le leghe di titanio sono classificate come a bassa resistenza e alta plasticità, media resistenza e alta resistenza e vanno da 200 (bassa resistenza) a 1300 (alta resistenza) MPa, ma generalmente le leghe di titanio possono essere considerate leghe ad alta resistenza . Sono più resistenti delle leghe di alluminio, considerate di media resistenza, e possono sostituire completamente alcuni tipi di acciaio in termini di resistenza. Rispetto al rapido declino della resistenza delle leghe di alluminio a temperature superiori a 150 ° C, alcune leghe di titanio possono ancora mantenere una buona resistenza a 600 ° C. Il titanio metallico compatto è molto apprezzato dall'industria aeronautica a causa della sua leggerezza e resistenza superiore a leghe di alluminio, che possono mantenere una maggiore resistenza rispetto all'alluminio alle alte temperature. Dato che la densità del titanio è del 57% dell'acciaio, la sua resistenza specifica (rapporto resistenza/peso o rapporto resistenza/densità è chiamato resistenza specifica) è elevata e la sua resistenza alla corrosione, all'ossidazione e alla fatica è elevata. I 3/4 della lega di titanio vengono utilizzati come materiali strutturali rappresentati dalle leghe strutturali dell'aviazione vengono utilizzati principalmente come leghe resistenti alla corrosione. La lega di titanio ha un'elevata resistenza e bassa densità, buone proprietà meccaniche, buona tenacità e resistenza alla corrosione. Inoltre, le leghe di titanio hanno scarse prestazioni di processo e sono difficili da tagliare. Nella lavorazione a caldo è molto facile assorbire impurità come idrogeno, ossinitruro e carbonio. C'è anche una scarsa resistenza all'abrasione e un processo di produzione complicato. La produzione industriale del titanio è iniziata nel 1948. La necessità di sviluppo dell'industria aeronautica ha permesso all'industria del titanio di crescere ad un tasso di crescita medio annuo di circa l'8%. Allo stato attuale, la produzione annua mondiale di materiali lavorati in lega di titanio ha raggiunto quasi 40,000 tipi di leghe di titanio di oltre 30 tonnellate. Le leghe di titanio più utilizzate sono Ti-6Al-4V (TC4) 'Ti-5Al-2.5Sn (TA7) e titanio puro industriale (TA1, TA2 e TA3).

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