Confronto tra i processi di fusione delle leghe di titanio: [3-stage VAR] e [1-stage EB + 2-stage VAR] - Notizie

La fusione è il "processo cruciale" inlega di titanioproduzione-se la composizione è accurata, il livello di inclusioni è basso e le proprietà sono stabili e anche se il prodotto può infine penetrare nel mercato di fascia alta-e generare profitti, tutto dipende da questo passaggio.

Oggi esistono due principali percorsi di fusione nel settore: uno è il processo di rifusione ad arco sotto vuoto a tre-passaggi (3-passi VAR), profondamente radicato nel settore da molti anni e utilizzato dalla stragrande maggioranza dei produttori nazionali; l'altro è il processo combinato di fusione a letto freddo con fascio di elettroni a un passaggio- seguito da un VAR a due passaggi -(1 passaggio EB + 2- passaggio VAR), che è emerso rapidamente negli ultimi anni e si rivolge al mercato di fascia alta.

Gli amici spesso mi chiedono: "Qual è esattamente la differenza tra questi due percorsi?"

Molte persone presumono che la differenza fondamentale tra i due percorsi di processo sia semplicemente una fase aggiuntiva di rifusione dell'EB. In realtà non è così; i principi metallurgici alla base dei due sono fondamentalmente diversi. La logica fondamentale del tradizionale VAR a tre-passaggi è "l'ottimizzazione graduale attraverso rifusioni ripetute": la spugna di titanio e le leghe madri vengono pressate negli elettrodi e rifuse tramite arco elettrico in un ambiente ad alto-vuoto. Ad ogni ciclo di rifusione la composizione diventa leggermente più uniforme, le impurità gassose vengono ridotte e i difetti di inclusione vengono affinati. È come gettare ripetutamente gli ingredienti in un wok-può rendere il sapore più uniforme, ma non può rimuovere completamente un granello di sabbia che vi è caduto; può solo schiacciarlo per minimizzarne l'impatto, ma non potrà mai essere completamente eliminato.

Al contrario, il processo VAR in 1-fase EB + 2-fase VAR segue l'approccio della "purificazione estrema, seguita da una precisa omogeneizzazione": in primo luogo, un fascio di elettroni ad alta-energia viene utilizzato come fonte di calore per separare completamente le tre fasi di fusione, raffinazione e solidificazione. Nella zona di raffinazione, le inclusioni ad alta- e bassa-densità (comunemente note come "punti duri") e le impurità gassose vengono accuratamente rimosse, il che equivale a rimuovere prima tutta la sabbia e le foglie marce dal piatto; Successivamente, attraverso due cicli di rifusione VAR, le deviazioni compositive vengono corrette, garantendo sia la purezza che l'uniformità compositiva.

Confronto delle prestazioni: queste lacune intrinseche non possono essere superate dalla ripetizione Quando si tratta di materiali in titanio, la prestazione è in definitiva ciò che conta di più. Il divario tra i due percorsi di produzione in termini di parametri fondamentali è immediatamente evidente. Il primo è la purezza metallurgica-la linea di demarcazione più critica. Inclusioni e difetti sono i principali colpevoli delle cricche da fatica nei componenti aerospaziali e negli impianti medici e rappresentano la sfida più persistente del settore. Anche con più cicli di rifusione in un processo VAR in 3-fasi, le inclusioni possono solo essere scomposte e perfezionate; non possono essere completamente eliminati alla fonte. Il processo può controllarli solo entro i limiti consentiti dagli standard nazionali, lasciando un rischio costante di variazione da lotto a lotto.

Al contrario, il processo 1x EB + 2x VAR utilizza la fase di raffinazione EB, in cui le inclusioni ad alta-densità si depositano e vengono isolate sotto l'influenza della gravità, mentre le inclusioni a bassa-densità vengono completamente decomposte in un ambiente ad alta-temperatura e alto-vuoto. Ciò consente una rimozione fisica del 100%, rendendola la tecnologia ottimale per il controllo delle inclusioni nelle leghe di titanio attualmente disponibili. Il divario nel controllo del gas è altrettanto significativo: un processo VAR a 3-passaggi può controllare stabilmente il contenuto di idrogeno entro 10 ppm, mentre il processo EB può ridurre stabilmente l'idrogeno al di sotto di 5 ppm. Anche i livelli di controllo di ossigeno e azoto superano di gran lunga quelli dei processi tradizionali. Gli standard aerospaziali statunitensi stabiliscono da tempo che le leghe di titanio per componenti portanti critici devono utilizzare il processo di fusione EB.

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