Comparaison des processus de fusion des alliages de titane : [3-étape VAR] vs [1-étape EB + 2-étape VAR] - Actualités

La fusion est le « processus crucial » dansalliage de titaneproduction-que la composition soit exacte, que le niveau d'inclusions soit faible et que les propriétés soient stables, et même que le produit puisse finalement pénétrer le marché haut de gamme-et générer des bénéfices, tout dépend de cette étape.

Aujourd'hui, il existe deux voies de fusion principales dans l'industrie : l'une est le processus de refusion à l'arc sous vide à trois -passes (VAR à 3-passes), qui est profondément enraciné dans l'industrie depuis de nombreuses années et est utilisé par la grande majorité des fabricants nationaux ; l'autre est le processus combiné de fusion en lit froid par faisceau d'électrons en un-passe-suivi de deux-VAR en deux passes (VAR en une passe EB + 2-passe), qui a rapidement émergé ces dernières années et cible le marché haut de gamme.

Mes amis me demandent souvent : « Quelle est exactement la différence entre ces deux itinéraires ?

Beaucoup de gens supposent que la différence fondamentale entre les deux processus réside simplement dans une étape supplémentaire de refusion EB. En réalité, ce n’est pas le cas ; les principes métallurgiques qui sous-tendent les deux sont fondamentalement différents. La logique de base du VAR traditionnel en trois-passes est « l'optimisation progressive par refusion répétée » : l'éponge de titane et les alliages maîtres sont pressés dans des électrodes et refondus via un arc électrique dans un environnement sous vide poussé-. A chaque cycle de refusion, la composition devient légèrement plus uniforme, les impuretés gazeuses sont réduites et les défauts d'inclusion sont affinés. C'est comme jeter des ingrédients à plusieurs reprises dans un wok - cela peut rendre la saveur plus uniforme, mais cela ne peut pas éliminer complètement un grain de sable qui est tombé dedans ; il ne peut que l’écraser pour minimiser l’impact, mais il ne pourra jamais être complètement éliminé.

En revanche, le processus VAR en 1-étape EB + 2-étape suit l'approche de « purification extrême d'abord, suivie d'une homogénéisation précise » : tout d'abord, un faisceau d'électrons à haute-énergie est utilisé comme source de chaleur pour séparer complètement les trois étapes de fusion, de raffinage et de solidification. Dans la zone de raffinage, les inclusions de haute- et de faible-densité (communément appelées « points durs ») et les impuretés gazeuses sont soigneusement éliminées, ce qui équivaut à retirer d'abord tout le sable et les mauvaises feuilles du plat ; Ensuite, grâce à deux cycles de refusion VAR, les écarts de composition sont corrigés, garantissant à la fois la pureté et l’uniformité de la composition.

Comparaison des performances : ces écarts inhérents ne peuvent être comblés par la répétition Lorsqu'il s'agit de matériaux en titane, la performance est finalement ce qui compte le plus. L’écart entre les deux filières de production en termes de paramètres de base est immédiatement apparent. La première est la pureté métallurgique-la ligne de démarcation la plus critique. Les inclusions et les défauts sont les principaux responsables des fissures de fatigue dans les composants aérospatiaux et les implants médicaux, et ils représentent le défi le plus persistant de l'industrie. Même avec plusieurs cycles de refusion dans un processus VAR en 3-étapes, les inclusions ne peuvent être que décomposées et affinées ; ils ne peuvent pas être complètement éliminés à la source. Le processus ne peut les contrôler que dans les limites autorisées par les normes nationales, laissant un risque constant de variation d'un lot à l'autre.

En revanche, le processus 1x EB + 2x VAR utilise l'étape de raffinage EB, où les inclusions à haute-densité se déposent et sont isolées sous l'influence de la gravité, tandis que les inclusions à faible-densité sont entièrement décomposées dans un environnement à haute-température et-vide élevé. Cela permet d'obtenir une élimination physique de 100 %, ce qui en fait la technologie optimale pour le contrôle des inclusions dans les alliages de titane actuellement disponibles. L'écart dans le contrôle des gaz est tout aussi important : un processus VAR en 3 -passes peut contrôler de manière stable la teneur en hydrogène jusqu'à 10 ppm, tandis que le processus EB peut réduire de manière stable l'hydrogène à moins de 5 ppm. Les niveaux de contrôle de l’oxygène et de l’azote dépassent également de loin ceux des procédés traditionnels. Les normes aérospatiales américaines stipulent depuis longtemps que les alliages de titane destinés aux composants porteurs critiques doivent utiliser le processus de fusion EB.

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