کاربردهای محصولات تیتانیوم P/M

تیتانیوم P/M چیست

دو فناوری متمایز تیتانیوم P/M، عنصر ترکیبی و روش‌ های پیش آلیاژی، نه تنها فشرده‌هایی با مجموعه‌ای از خواص مختلف، بلکه با دو محدوده قیمتی متفاوت نیز تولید می‌ کنند. هزینه نسبی کم ریزدانه های اسفنج تیتانیوم و قابلیت تولید حجمی فناوری پرس و تف جوشی، امکان تولید قطعات آلیاژی هوافضا به شکل پیچیده BE را با هزینه کمتر از 100 دلار در کیلوگرم (45 دلار در پوند) فراهم می کند. از سوی دیگر، پودرهای پیش آلیاژی به ذوب گران قیمت، جابجایی فوق‌العاده تمیز و ابزارهای گران‌قیمت نیاز دارند.

در نتیجه، قطعات PA کاملاً متراکم با عملکرد بالاتر در حال حاضر قیمتی بالاتر از 2000 دلار / کیلوگرم (90 دلار / پوند) دارند، اگرچه پیش بینی می شود که تولید حجم این قیمت را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. تفاوت در تراکم، ویژگی و قیمت این دو فناوری را در بازارهای کاربردی مختلف هدف قرار می دهد. به دلیل هزینه کمتر، در حال حاضر قطعات BE بیشتری نسبت به قطعات PA استفاده می شود. انتظار می رود که معرفی پودر اتمیزه شده با گاز (مرجع 36) هزینه های پودر را کاهش داده و محصولات PA را رقابتی تر کند.

محصولات عنصری ترکیبی

در انتهای پایین مقیاس چگالی (20 تا 80%)، فیلترهای تیتانیوم خالص تجاری (CP) برای کاربردهای الکتروشیمیایی و سایر کاربردهای مقاوم در برابر خوردگی تولید می شوند (شکل 14a). قطعات تیتانیوم CP فشرده و تف جوشی شده با چگالی بالاتر، مانند مهره های مختلف نشان داده شده در شکل 14 (ب)، به صورت تجاری برای صنایع فرآوری شیمیایی ساخته می شوند.

شکل 14 قطعات تیتانیوم خالص تجاری BE. (الف) مجموعه ای از فیلترهای متخلخل برای فرآیندهای الکتروشیمیایی. (ب) مجموعه ای از قطعات برای صنایع شیمیایی. با حسن نیت از صنایع کلویت

برای کاربردهای سخت‌تر، اجزای Ti-6Al-4V BE با چگالی از 98% تا نزدیک به 100% توسط CIP و زینترینگ و با روش‌های پرس و تف جوشی تولید می‌شوند. اشکال بسیار پیچیده، مانند پروانه نشان داده شده در شکل 15(a) یا اتصالات محوری McDonnell-Douglas F-18 نشان داده شده در شکل 15(b)، می توانند توسط CIP با استفاده از قالب های الاستومری تولید شوند (مرجع 7).

اندازه قطعه در حال حاضر با در دسترس بودن تجهیزات CIP به حداکثر طول 610 میلی متر (24 اینچ) محدود شده است. تلورانس ابعادی ممکن برای قطعات کوچک 0.5± میلی متر (0.02± اینچ) است. محفظه موشک (شکل 15c) و محفظه لنز (شکل 15d) قطعات تولیدی هستند که به روش CIP ساخته شده اند. قسمت نمونه اولیه بدنه هواپیما (شکل 15e) از پودر بدون کلرید ساخته شده و کاملاً متراکم است.

شکل 15 قطعات Ti-6Al-4V هوافضا و خودرو تولید شده با روش BE. (الف) پروانه. (ب) اتصالات محوری هواپیمای بالاتر F-18. ج) محفظه موشک. (د) محفظه های لنز. (ه) نمونه اولیه برای یک جزء بدنه هواپیما 100٪ متراکم. (f) توپی آینه با قطر 35 میلی متر (1 3 8 اینچ). (ز) سیلندر خودرو. با حسن نیت از Dynamet Technology (a، c، و e)، فدراسیون صنایع پودر فلز (b)، صنایع Clevite (d,g) و Valform (f)

روش پرس و تف جوشی بیشتر حجم محور است. توپی آینه (شکل 15f) نمونه ای از چنین قطعه تولیدی است. اخیراً قطعات Ti-6Al-4V BE برای استفاده در صنعت خودروسازی در تلاش برای افزایش عملکرد با هزینه متوسط ​​در نظر گرفته شده است. سیلندر در شکل 15 (g) نمونه ای از اجزای خودرو BE است.

محصولات پیش آلیاژی

هزینه نسبتاً بالای محصول قطعات PA تا کنون در نظر گرفتن کاربردهای بالقوه فناوری PA در بیشتر قسمتها، ساخت اجزای حیاتی هوافضا را محدود کرده است. همانطور که قبلاً بحث شد، سطوح ویژگی در فشرده‌های PA که به درستی پردازش شده‌اند به دست آمده‌اند که با قطعات I/M با کیفیت بالا مطابقت دارند. فرآیند تصمیم گیری برای استفاده از PA P/M اساساً بر اساس ملاحظات اقتصادی است.

تعدادی از قطعات نمایشی در حال حاضر در F-15 در حال پرواز هستند (به عنوان مثال، T-6Al-4V شکل تراشیده شده در شکل 16(a) و در F-18 (به عنوان مثال، Ti-6Al-4V نشان داده شده است. اتصالات تکیه گاه موتور نشان داده شده در شکل 16b) هواپیماهای جنگنده.نمونه ای از یک جزء موتور چرخان PA به شکل شبکه واقعی در شکل 16(c) نشان داده شده است.

شکل 16 قطعات هوافضای HIP Ti-6Al-4V پیش آلیاژی تولید شده با روش قالب سرامیکی Crucible. (الف) مهاربند بدنه هواپیمای جنگنده F-14. (ب) اتصالات پشتیبانی از موتور هواپیمای جنگنده F-18. ج) پروانه موتور موشک کروز. (د) ساختار قاب ناسل جوش داده شده چهار بخش. (ه) پروانه نمایشگر آلومینید تیتانیوم. همه با حسن نیت از مرکز تحقیقات کروسیبل

بزرگترین محفظه HIP موجود تا به امروز 1350 میلی متر (54 اینچ) قطر و 2400 میلی متر (96 اینچ) ارتفاع دارد. این اندازه فشرده را محدود می کند، مگر اینکه از جوشکاری مقاطع PA همانطور که در شکل 16 (d) نشان داده شده است استفاده شود. افزایش تقاضا برای آلومینیدهای تیتانیوم شکننده و سخت در ماشین، که برای کاربردهای با دمای بالاتر استفاده می شود، باعث ایجاد علاقه جدیدی به فناوری تیتانیوم PA P/M شده است. یک پروانه نمایشگر ساخته شده از پودر PREP آلومینید تیتانیوم در شکل 16 (e) نشان داده شده است.

تمام قطعات PA ذکر شده در بالا توسط فرآیند قالب سرامیکی Crucible ساخته شده اند (مرجع 7).