Comment sont tiges de titaneproduit ? Aujourd'hui, nous présenterons le deuxième traitement : de l'éponge de titane au lingot de titane.
Une fois que le titane spongieux a été criblé et préparé, l’étape suivante consiste à fondre le titane spongieux en lingots de titane à l’aide d’un équipement spécialisé. Ci-dessous, nous décrirons les étapes principales et les détails clés du processus de production, de l'éponge de titane aux lingots de titane.
En termes simples, ce processus est principalement divisé en trois étapes : préparation des matières premières, préparation des électrodes consommables et fusion sous vide. Le résultat final est un lingot de titane de haute-pureté obtenu grâce à une fusion à haute-température et à un contrôle précis. Discutons-en plus en détail :
I. Préparation des matières premières : de « l'éponge » au « cadre »
- Titane éponge : Il s'agit de la forme brute du titane, poreuse et meuble, avec une pureté d'environ 5 à 8 %. Avant utilisation, les impuretés doivent être sélectionnées manuellement et différents lots sont mélangés en fonction de la qualité de l'alliage pour garantir une composition uniforme.
- Matériaux recyclés : les déchets et chutes issus du traitement doivent être purifiés et transformés en copeaux ou en blocs avant de pouvoir être réutilisés.
- Additifs d'alliage : des métaux purs ou des alliages intermédiaires (tels que Al-Mo, Al-V) sont ajoutés selon la formule. Les éléments à point de fusion-élevé-doivent être pré-fabriqués en alliages intermédiaires.
II. Préparation des électrodes consommables : mise en place du « cadre » de fusion
- Ingrédients : Calculer avec précision les proportions de matières premières en fonction de la composition de l'alliage ; une quantité légèrement plus grande d’éléments volatils (comme l’aluminium) est nécessaire.
- Assemblage et soudage : soudez les blocs d'électrodes pressés ensemble à la longueur et à la section-requises. Une protection contre le gaz argon de haute pureté-est requise pendant le soudage pour éviter la contamination de l'air. Le soudage au plasma ou le soudage sous vide est couramment utilisé dans l'industrie pour éviter l'introduction d'impuretés provenant du soudage au gaz inerte au tungstène.
III. Fusion sous vide : « alchimie » à haute température en lingots
- Refusion à l'arc sous vide (VAR) : dans une atmosphère de vide ou de gaz inerte, une électrode consommable est connectée à la borne négative et un moule en cuivre refroidi à l'eau-est connecté à la borne positive. Un arc à basse tension-et à courant élevé-est généré, faisant fondre l'électrode. Les gouttelettes fondues tombent dans le moule et se solidifient en un lingot. Ce processus élimine les gaz et les impuretés, mais nécessite un contrôle minutieux de la profondeur du bain de fusion et de la vitesse de solidification (supérieure ou égale à 3 mm/s).
- Fusion par faisceau d'électrons à foyer froid (EBCHM) : un processus plus avancé qui utilise un faisceau d'électrons à haute énergie-pour bombarder la matière première, faisant fondre instantanément le métal. Ceci convient à la production d'alliages de titane de haute-pureté.
IV. Défis de processus et contrôle qualité
- Contrôle du bain de fusion :** La profondeur du bain de fusion et le taux de solidification doivent être adaptés pour éviter les défauts tels que les pores et les inclusions.
- Stabilité du courant :** Un courant instable peut facilement conduire à une ségrégation, nécessitant un contrôle précis.
- Amélioration de la pureté :** Grâce à la purification par décomposition thermique de l'iodure de titane, la pureté du lingot de titane peut atteindre 99,7 %, répondant ainsi aux exigences des applications haut de gamme.
V. Applications et valeur
- Fabrication haut de gamme : les lingots de titane sont utilisés dans les aubes de moteurs aérospatiaux, les articulations artificielles médicales, etc. Une augmentation de 0,1 % de la pureté peut prolonger la durée de vie en fatigue de 100 000 cycles.
Valeur économique : La production augmente d’année en année, soulignant son importance stratégique.
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