一、偏析型缺陷,除β偏析、β斑、富鈦偏析和條狀α偏析外,較危險(xiǎn)的是間隙型α穩(wěn)定偏析(I型α偏析),鈦合金管廠家的產(chǎn)品其周圍常伴有細(xì)孔、裂紋,含氧、氮等氣體,脆性較大。富鋁型α穩(wěn)定偏析(II型α偏析)也伴有裂紋和脆性,構(gòu)成危險(xiǎn)缺陷。二、夾雜物是由高熔點(diǎn)和高密度金屬夾雜物引起的缺陷,鈦合金管廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品是由鈦合金成分中的高熔點(diǎn)、高密度元素熔化不充分而留在基體中(如鉬夾雜物)形成的,也有冶煉原料(特別是回收料)中混入的硬質(zhì)合金工具碎片或電極焊接工藝不當(dāng)(鈦合金冶煉一般采用真空自耗電極重熔法),如鎢極電弧焊,留下鎢夾雜物、鈦夾雜物等高密度夾雜物。夾雜物的存在很容易導(dǎo)致裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展,因此不存在缺陷(例如,在蘇聯(lián)1977年的數(shù)據(jù)中,為了對(duì)鈦合金進(jìn)行X射線檢測,必須記錄直徑為0.3-0.5mm的高密度夾雜物)。三、殘余縮孔引起的缺陷,見實(shí)例。四、孔洞,孔不一定是單一的,也可能是多個(gè)密集的,這將加速低周疲勞裂紋的擴(kuò)展速度,導(dǎo)致提前疲勞破壞。五、裂紋主要指鍛造裂紋。鈦基體的粘度大,流動(dòng)性差,導(dǎo)熱性差,因此在鍛造變形過程中,由于表面摩擦力大,內(nèi)部變形不均勻明顯,內(nèi)外溫差大等原因,容易在鍛件內(nèi)部產(chǎn)生剪切帶(應(yīng)變線),嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起裂紋,其取向通常是沿著較大變形應(yīng)力方向。六、過熱引起的缺陷鈦合金的導(dǎo)熱性較差,除了鍛造或原材料加熱不當(dāng)外,由于鍛造過程中變形的熱效應(yīng),容易引起過熱。
為了防止鈦合金在超成形中氧化、氫吸收和其他微量元素的污染,需要采取技術(shù)措施使成形的鈦合金部件具有良好的性能。主要措施是涂層保護(hù)、真空加熱和惰性氣體(氬)保護(hù)。涂層保護(hù)法,清洗后,鈦合金管廠家在成型毛坯表面涂上一定厚度的保護(hù)涂層,零件脫模后,用堿洗、酸洗或吹砂的方法去除涂層。涂料應(yīng)具備以下主要性能:a、耐高溫,能在750—1050℃高溫下使用;b.應(yīng)具有一定的潤滑作用,鈦合金管廠家防止毛坯在成型過程中被擦傷;c、涂層在工作溫度下能牢固附著在坯料表面;d、加熱后易于清除;e、無有害物質(zhì),不污染環(huán)境,不妨礙人體健康。經(jīng)過鑒定適于鈦管和鈦合金超塑成形使用的涂料有:Ti—2醇溶性制劑可與Ti—3石墨類潤滑劑配合使用,適于在750—1050℃下熱成形使用;KBC—12水溶性制劑,可與石墨水劑配合使用。
鈦盤管的焊接,焊縫工藝評(píng)定試驗(yàn)和腐蝕試驗(yàn)合格后,方可施焊產(chǎn)品。依據(jù)焊接工藝評(píng)定編制焊接工藝規(guī)程,鈦合金管廠家依據(jù)焊接工藝規(guī)程的參數(shù)及要求進(jìn)行盤管的焊接。由于盤管較長,拼焊時(shí)比較重,手動(dòng)旋轉(zhuǎn)比較困難,所以盤管可以放在可旋轉(zhuǎn)的支撐輪上,可以旋轉(zhuǎn)焊接。同時(shí)先采用7根直鈦管一組進(jìn)行組焊后一道焊接,焊接時(shí)分兩層,打底焊時(shí)管內(nèi)通純氬氣進(jìn)行保護(hù)(先通氬10~15min,將管內(nèi)的空氣排凈才可以焊接),焊接處管外用保護(hù)罩進(jìn)行保護(hù),待焊的焊口用膠帶密封住,鈦合金管廠家將管口用膠帶密封并插入氬氣管通氬氣,最后一個(gè)管口膠帶密封,并打幾個(gè)小孔,以便排除空氣和氬氣。所有焊接口焊接底部焊接后進(jìn)行蓋面焊接,蓋面焊接時(shí)保護(hù)管內(nèi)的水,注意水必須填充管內(nèi),防止管內(nèi)留有空氣,管外用保護(hù)罩通過氬氣。焊接時(shí),鈦管的溫度必須隨時(shí)控制在200℃以下。
真空成形,鈦管對(duì)零件壁厚薄、表面亮度要求高、氫脆敏感性強(qiáng)的β型鈦合金,真空成形。真空成形不一定需要昂貴的真空加熱設(shè)備。只要在坯料和模具的上下型腔之間形成密封的空間,在加熱過程中,特別是在從400℃以上到成形溫度期間,上下型腔中的空氣被真空單元逐漸抽出,模具的上下型腔之間的相交程度達(dá)到10(-3)托以上,并且在成形過程中通過切斷管子和充入氬氣可以達(dá)到成形目的。鈦合金管廠家將方法用于鈦箔波紋板的成形,取得了滿意的效果。當(dāng)真空度控制在10^(-3)乇時(shí)含氫量低于標(biāo)準(zhǔn)要求,當(dāng)真空度達(dá)到10^(-5)乇時(shí)可得到光亮的表面的零件。另外,對(duì)于中等厚度、表面凹凸光亮要求不高的零件,鈦合金管廠家也可采用真空充氬保護(hù)方法在球形氣瓶成型過程中進(jìn)行這方面的測試,效果也較好。
鈦的焊接性分析,鈦是一種活性金屬,能在室溫下形成含氧致密的氧化物薄膜,保持高的穩(wěn)定性和耐腐蝕性。540℃以上生成的氧化膜則不致密。高溫下鈦與氧、氮、氫反應(yīng)速度較快,鈦在300℃以上快速吸氫,400℃以上開始吸氧、吸氮,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧氣、氮對(duì)鈦的溶解使鈦的塑性和韌性降低,氫對(duì)鈦的溶解使鈦的脆性增強(qiáng),韌性急劇下降。碳通過間隙固溶于鈦,提高鈦的強(qiáng)度,降低塑性,碳含量超過溶解度時(shí),會(huì)產(chǎn)生硬脆的TiC,呈網(wǎng)狀分布,容易產(chǎn)生裂紋。此外,鈦的熔點(diǎn)高,比熱及導(dǎo)熱系數(shù)小,冷卻速度慢,焊接熱影響區(qū)在高溫下停留時(shí)間長,高溫極易過熱粗化,造成接頭塑性下降。鈦的可焊性可以從鈦的上述特性來分析。為了保證焊接接頭的性能,鈦合金管廠家應(yīng)控制碳、氮、氧和氫的侵入。因此,如何在高溫下保持鈦的清潔和保護(hù)是關(guān)鍵問題。同時(shí),鈦合金管廠家應(yīng)控制焊接接頭的溫度,避免過熱影響焊接接頭的性能。氬是惰性氣體,既不與鈦形成固溶體,也不與其他元素發(fā)生反應(yīng),因此鈦的焊接適用于氬弧焊,但氬氣的純度應(yīng)很高,一般純度≥99.99%。
鈦管如何成形?鈦的形成是在室溫下完成的,這與鋼相似。鈦在室溫下的延展性低于其他結(jié)構(gòu)金屬之一。這自動(dòng)導(dǎo)致降低的拉伸成形性和較大的彎曲半徑。鑒于這種特性,有時(shí)使用熱成型,尤其是在需要更激烈的彎曲(或拉伸成型時(shí))。鈦合金管廠家生產(chǎn)的鈦的彈性模量是鋼的一半,這意味著成型過程會(huì)引起明顯的反彈(制造商補(bǔ)償這一特性)。同樣,鑒于鈦的磨損趨勢(shì)(大于鋼的磨損趨勢(shì)),潤滑是管材成型過程的重要組成部分。成型準(zhǔn)備,大多數(shù)情況下,鈦在成形操作前不需要采取其他措施。鈦合金管廠家在收到錠子后使用它們,但這可能并不總是奏效。在注意其表面的任何標(biāo)記(如鑿子)后,這些標(biāo)記將通過不同的處理(噴砂、酸洗等)去除。)。此外,如果有尖邊,在實(shí)際管材成型工藝之前應(yīng)使其光滑。否則有裂邊的風(fēng)險(xiǎn),影響產(chǎn)品質(zhì)量。