كيف تخلق Remilting Arc الفراغ نقاءًا نهائيًا لسبائك التيتانيوم؟

في السلسلة الدقيقة للتصنيع الراقي ، تشغل سبائك التيتانيوم موضعًا لا يمكن الاستغناء عنه مع خصائصها المعدنية الفريدة. من الهيكل الخفيف الوزن للمركبات الفضائية إلى القشرة المقاومة للتآكل من تحقيقات أعماق البحار ، من زراعة الطبية الحيوية إلى خطوط أنابيب مقاومة للتآكل في الصناعة الكيميائية ، تحدد نقاء وتوحيد سباقات التيتانيوم مباشرة حدود الأداء لهذه التطبيقات. على الطريق إلى تزوير سبائك التيتانيوم ، تشبه تقنية Remelting Arc (VAR) الفراغية (VAR). من خلال ثلاث جولات من عمليات الصهر الصارمة ، يتم تقشير الشوائب عن الطبقة من الطبقة ، وأخيراً يتم إبرام سبيكة التيتانيوم مع تكوين موحد وأداء ممتاز. هذه التكنولوجيا ليست فقط ضمانًا لنقاء مواد التيتانيوم ، ولكن أيضًا القوة الدافعة الأساسية لتعزيز التصنيع المتطرف لكسر الاختناقات المادية.

تأتي القيمة الصناعية لمواد التيتانيوم من الكثافة المنخفضة ، والقوة العالية ، ومقاومة التآكل وغيرها من الخصائص ، ولكن أداء هذه الخصائص يعتمد اعتمادًا كبيرًا على نقاء المادة. على المستوى المجهري ، توجد عناصر الشوائب (مثل الأكسجين ، النيتروجين ، الكربون ، الحديد ، إلخ) في مصفوفة التيتانيوم في شكل الادراج أو المراحل الثانية ، وتشكيل نقاط تركيز الإجهاد. عندما تتعرض المادة للقوى الخارجية أو البيئات القاسية ، ستصبح هذه العيوب مصدرًا لبدء الكراك ، مما يؤدي إلى انخفاض في قوة المواد ، وفقدان المتانة ، وحتى الفشل الكارثي. على سبيل المثال ، يحتوي مجال الطيران على متطلبات عالية للغاية لحياة التعب لمواد التيتانيوم ، وقد تصبح أي شوائب صغيرة خطرًا خفيًا على سلامة الطيران ؛ في المجال الطبي الحيوي ، قد تسبب الشوائب في عمليات الزرع تفاعلات الرفض أو تدهور التآكل ، مما يهدد صحة المرضى.

من الصعب القضاء على الشوائب تمامًا من خلال تقنية الصهر التقليدية ، وخاصة تلك العناصر التي تشكل عمليات القلصات أو مركبات النقطة المنخفضة مع التيتانيوم. يمكن إعادة توزيع هذه الشوائب في المعالجة اللاحقة ، وتشكيل الفصل المنطقي أو العيوب الإقليمية ، مما يضعف خصائص المواد. لذلك ، أصبحت كيفية تحقيق نقاء في نهاية المطاف لسبائك التيتانيوم من خلال ابتكار العملية الاقتراح الأساسي لصناعة التيتانيوم.

تحقق تقنية Remilting Arc الفراغ تنقية عميقة لسائل التيتانيوم من خلال التأثير التآزري لذوبان الإلكترود والتصلب الاتجاهي. يمكن أن يتحلل منطقها الفني إلى ثلاث مراحل رئيسية:

في الجولة الأولى من عملية VAR ، يتم تسخين القطب القابل للاستهلاك (عادة ما يتم الضغط عليه من التيتانيوم الإسفنج العالي والسبائك المتوسطة) ويذوبه بواسطة قوس في بيئة فراغ. نظرًا لأن الصهر يتم في ظل ظروف الفراغ ، يتم قمع شوائب الغاز مثل الأكسجين والنيتروجين بشكل فعال ؛ في الوقت نفسه ، فإن شوائب ضغط البخار العالية في سائل التيتانيوم (مثل الكلوريدات من المغنيسيوم والألومنيوم) تطور والهروب أثناء عملية الصهر. يمكن لهذه المرحلة أن تزيل حوالي 50 ٪ من الشوائب الأصلية ، مما يضع أساسًا أوليًا لنقاء سبيكة التيتانيوم.

تتحكم الجولة الثانية من VAR في معدل التصلب وتدرج درجة الحرارة لتحقيق تجانس تكوين سائل التيتانيوم أثناء التصلب الاتجاهي. يتبلور المعدن السائل في الجزء السفلي من المسبح المنصهر أولاً ، بينما يتم تخصيب الشوائب إلى الجزء العلوي من المسبح المنصهر بسبب تأثير الفصل. عند استهلاك القطب ، تتم إزالة المنطقة المخصبة للضوضاء تدريجياً لمنعها من الدخول إلى البريدة النهائية. لا تقلل هذه العملية من محتوى الشوائب فحسب ، بل تعمل أيضًا على تحسين البنية المجهرية من خلال آليات سحق الشجرة وإعادة التبلور.

تركز الجولة الثالثة من VAR على التنقية في المجهر. من خلال تحسين معلمات القوس وأجواء الصهر ، يمكن التحكم في حجم وتوزيع الادراج بدقة. على سبيل المثال ، يمكن لتكنولوجيا التحريك الكهرومغناطيسي تسريع العائمة من الادراج ، في حين أن بيئة الفراغ العالية للغاية (<10⁻⁻ PA) يمكن أن تمنع إعادة امتصاص شوائب الغاز. يمكن تقليل محتوى الأكسجين في البريدة النهائية إلى أقل من 0.1 ٪ ، ومحتوى النيتروجين أقل من 0.015 ٪ ، مما يفي بالمعايير الصارمة لتيتانيوم الفضاء.

تحسن النقاء الذي جلبته تقنية VAR يترجم مباشرة إلى قفزة في أداء سبائك التيتانيوم ، ويعيد تشكيل إمكانية التطبيقات الصناعية بأبعاد متعددة:

1. تحسين مستوى الكمومية في أداء التعب
يقلل انخفاض محتوى الشوائب بشكل كبير من مصدر بدء الكراك ، مما يطيل عمر التعب لمواد التيتانيوم عدة مرات. على سبيل المثال ، بعد تصنيع قرص الضاغط في محرك الطائرات مع سبائك Var Titanium ، تزداد قوة التعب ذات الدورة العالية من 400 ميجا باسكال إلى أكثر من 600 ميجا باسكال ، وتلبية احتياجات الجيل الجديد من المحركات لخفض الوزن وزيادة الكفاءة.

2. اختراق أساسي في مقاومة التآكل
يحتوي فيلم الأكسيد الكثيف (TIO₂) الذي يتكون على سطح مصفوفة التيتانيوم النقي على ثبات أعلى ، ويتم تقليل معدل التآكل بترتيبين من الحجم في الحمض القوي أو القلويات القوية أو بيئات درجات الحرارة العالية. هذا يمتد عمر تطبيق Var Titanium Scipots في خطوط الأنابيب الكيميائية ، ومعدات تحلية مياه البحر وغيرها من الحقول من 5 سنوات إلى أكثر من 20 عامًا.

3. التحسن الثوري في معالجة الأداء
يزيل توزيع التكوين الموحد عيوب الفصل في سبائك التيتانيوم التقليدية ، مما يقلل بشكل كبير من خطر التكسير أثناء عمليات التزوير ، المتداول وغيرها من عمليات المعالجة. في الوقت نفسه ، يقلل محتوى الشوائب المنخفض أكسدة السطح والمسام الداخلية أثناء العمل الساخن ، ويزداد معدل العائد من 70 ٪ إلى أكثر من 90 ٪.

4. حجر الزاوية في التطبيقات المتطورة مثل الموصلية الفائقة وتخزين الهيدروجين
في مجال مواد التيتانيوم الفائقة التوصيل ، يمكن لتكنولوجيا VAR التحكم في محتوى الشوائب على مستوى PPM لضمان أداء التوصيل الفائق للمادة في درجات حرارة منخفضة للغاية ؛ في سبائك التيتانيوم تخزين الهيدروجين ، يمكن للمصفوفة النقية أن تحسن امتصاص الهيدروجين وكفاءة التحرير واستقرار الدورة .