L'effetto del contenuto di idrogeno suleghe di titanioè una delle questioni centrali nella scienza dei materiali delle leghe di titanio, che si manifesta principalmente come rischio di infragilimento da idrogeno. Il titanio ha un'affinità molto forte con l'idrogeno e lo assorbe facilmente durante la fusione, la lavorazione a caldo, la saldatura e in servizio, portando a un deterioramento delle prestazioni.
I. Controllo del contenuto di idrogeno e ricottura sotto vuoto
Un contenuto eccessivo di idrogeno riduce la resistenza agli urti e la resistenza alla trazione con intaglio dei raccordi per tubi in titanio, portando ad una maggiore fragilità. Pertanto, il contenuto di idrogeno nei raccordi per tubi in titanio non deve generalmente essere superiore allo 0,015%. Per ridurre al minimo l'assorbimento di idrogeno durante il trattamento termico, è necessario rimuovere impronte digitali, graffi, grasso e altri residui prima del trattamento e assicurarsi che non vi sia vapore acqueo all'interno del forno. Se il contenuto di idrogeno supera il limite, è necessario eseguire la ricottura sotto vuoto per rimuovere l'idrogeno.
II. Controllo della contaminazione da ossidazione e dei processi di trattamento termico Quando la temperatura del trattamento termico non supera i 540 gradi, la pellicola di ossido sulla superficie dei raccordi in titanio si ispessisce lentamente; al di sopra di questa temperatura, il tasso di ossidazione accelera in modo significativo e lo strato di diffusione della contaminazione da ossidazione risultante è altamente fragile, il che può facilmente portare a crepe superficiali o addirittura al guasto delle parti. I metodi per rimuovere lo strato di contaminazione da ossigeno comprendono la lavorazione meccanica, il decapaggio acido e la lucidatura chimica. Per mitigare la contaminazione da ossidazione, il tempo di riscaldamento dovrebbe essere ridotto al minimo possibile rispettando i requisiti del processo. Dovrebbe essere data la priorità ai forni sottovuoto o ai forni protetti da gas inerte-e il riscaldamento diretto in forni-aria aperta dovrebbe essere evitato o ridotto al minimo.
III. Caratteristiche prestazionali chiave dei raccordi in titanio
1. Resistenza alla corrosione: sebbene il titanio sia un metallo termodinamicamente attivo con un basso potenziale di equilibrio e una forte tendenza alla corrosione, mostra un'eccellente stabilità in mezzi ossidanti, neutri e debolmente riducenti, offrendo una resistenza alla corrosione superiore.
2. Resistenza al calore: può essere utilizzato continuamente a temperature di 600 gradi o superiori.
3. Non-magnetico e non-tossico: non si magnetizza in forti campi magnetici e non è-tossico.
4. Basso modulo elastico: circa il 57% di quello dell'acciaio.
5. Proprietà di assorbimento del gas: reagisce prontamente con vari elementi e composti ad alte temperature e ha la capacità di assorbire i gas.
In summary, Hydrogen is one of the most dangerous interstitial elements in titanium alloys. Even trace amounts of hydrogen (>150 ppm) può innescare l'infragilimento da idrogeno e la precipitazione di idruri, provocando la transizione del materiale dalla frattura duttile alla frattura fragile. Pertanto, durante l’intero ciclo di vita delle leghe di titanio (fusione → lavorazione → saldatura → servizio), il contenuto di idrogeno deve essere mantenuto a livelli estremamente bassi e il rischio di assorbimento di idrogeno deve essere prontamente eliminato attraverso metodi come il degasaggio sotto vuoto. Per applicazioni critiche come quelle aerospaziali, dell'energia nucleare e delle operazioni in acque profonde-, la precisione del controllo del contenuto di idrogeno spesso determina direttamente l'affidabilità dei componenti.
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