يمكن أن تخلق سبيكة التيتانيوم في الصلابة ، ولا سيما القوة أكثر بكثير من مواد معدنية أخرى ، وحدة ذات قوة عالية ، صلابة جيدة ، مكونات منتج خفيفة الوزن. في السنوات الأخيرة ، تم استخدام سبيكة التيتانيوم بكميات كبيرة في الطائرات لتحل محل سبائك الألومنيوم ، والسبب يرجع إلى الاستقرار الحراري الجيد لسبائك التيتانيوم ، وقوة درجات الحرارة العالية ، في 300 ~ 500 درجة ، تبلغ قوتها حوالي 10 مرات من سبائك الألومنيوم ، ودرجة حرارة العمل حتى 500 درجة. إن مقاومة التآكل المتفوقة للقلويات ، كلوريد ، العناصر العضوية الكلور ، حمض النيتريك ، حمض الكبريتيك ، إلخ. في الوقت نفسه ، سبائك التيتانيوم في البيئة الرطبة وكذلك وسائط مياه البحر ، وتآكل التآكل ، وتآكل الحمض ، ومقاومة التآكل أكثر بكثير من الفولاذ غير القابل للصدأ. تحتوي منتجات معالجة سبيكة التيتانيوم أيضًا على صلابة عالية ونقطة انصهار عالية وغير سامة وغير مغناطيسية وغيرها من الخصائص.
استنادًا إلى السلسلة أعلاه من الأداء الممتاز ، تم استخدام سبيكة التيتانيوم لأول مرة في الطيران. 1953 ، حققت شركة الولايات المتحدة دوغلاس للمرة الأولى للمواد التي تحتوي على التيتانيوم المستخدمة في قرون محرك DC2T وكذلك جدران الحماية ، نتائج جيدة. في حقل الفضاء ، تم استخدام سبيكة التيتانيوم لأول مرة كمواد رئيسية في المروحة ، والضغط ، والجلد ، والجسم الطائرة ، ومعدات الهبوط في محركات الطائرات ، مما يجعل الحد الإجمالي للوزن للطائرة حوالي 30 ٪ ~ 35 ٪. يتم استخدام سبائك التيتانيوم أيضًا بنجاح في الأصداف المقاومة للضغط في الغواصات النووية وأنظمة أنابيب مياه البحر والمكثفات والمبادلات الحرارية وشفرات العادم ومكرزات ومكونات وينابيع ومعدات لمكافحة الحرائق على حاملات الطائرات والمراوح وأدوات دفع المائيات والمركبات المائية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لسبائك التيتانيوم ، أصبحت توافق حيوي جيد ، ومقاومة التآكل ، والخصائص الميكانيكية وأداء المعالجة ، أكثر المواد المعدنية الطبية الحيوية ، والتي تستخدم بنجاح في مفاصل الركبة الاصطناعية ، ومفاصل الفخذ ، وزراعة الأسنان ، و dental جذور الأسنان ، والأسنان المعدنية ، وما إلى ذلك ، والتي يتم استخدامها بشكل شائع في المواد الطبية. تُستخدم السبائك أيضًا في العيادات كمخزون بسبب خصائصها الباردة الجيدة ، ومقاومة التآكل و Ti3al -2.
الصعوبات في معالجة سبائك التيتانيوم
(1) معامل التشوه الصغير: هذه ميزة واضحة نسبيًا في عملية قطع مواد سبيكة التيتانيوم. في عملية القطع والآلات ، تكون مساحة الشريحة التي تلامس مع سطح الشفرة الأمامية كبيرة جدًا ، وتؤدي الشريحة على سطح الشفرة الأمامية للأداة إلى أكبر بكثير من تلك الموجودة في المادة العامة ، وفي الوقت الطويل من المشي ستؤدي إلى ارتداء جاد للأداة ، ويحدث الاحتكاك أيضًا في عملية المشي تؤدي إلى زيادة درجة حرارة الأداة.
(2) درجة حرارة القطع المرتفعة: من ناحية ، سيؤدي معامل التشوه الصغير المذكور سابقًا إلى جزء من ارتفاع درجة الحرارة. وارتفاع درجة حرارة القطع في عملية قطع سبيكة التيتانيوم بشكل رئيسي بسبب الموصلية الحرارية لسبائك التيتانيوم ، والرقاقة وطول التلامس الأمامي للأداة قصيرة ، تحت تأثير هذه العوامل ، يصعب إجراء الحرارة المتولدة في عملية القطع ، وذلك بشكل رئيسي في طرف الإيداع في جذب طرف الأداة ، والتي تسبب في درجة حرارة محلية عالية.
(3) الموصلية الحرارية لسبائك التيتانيوم منخفضة للغاية: لا يسهل تبديد الحرارة الناتجة عن القطع. تعتبر عملية تحول سبيكة التيتانيوم عبارة عن عملية إجهاد وسلالة كبيرة ، وستنتج كمية كبيرة من الحرارة ، في معالجة ارتفاع الحرارة المتولدة بشكل فعال ، في نفس الوقت ، تُزداد حافة الأداة وطول التلامس الشريحة ، بحيث تكون كمية كبيرة من الحرارة التي تم جمعها في حافة الحافة ، ترتفع درجة الحرارة بشكل حاد.
(4) الخصائص الكيميائية لسبائك التيتانيوم كبيرة جدًا: في درجات حرارة عالية ، من السهل الرد على سبيكة التيتانيوم مع مادة الأدوات لتسريع تكوين حفر الهلال. لكن عملية قطع سبيكة التيتانيوم يتم تنفيذها بشكل أساسي في درجات حرارة عالية. عندما تكون درجة حرارة القطع مرتفعة إلى حد ما ، يمكن لجزيئات النيتروجين والأكسجين في الهواء ومواد التيتانيوم أن تنتج بسهولة تفاعلات كيميائية ، مما يؤدي إلى توليد جلد صلب هش. علاوة على ذلك ، فإن التشوه البلاستيكي لسطح الشغل المنصوص عليه أثناء عملية قطع مادة التيتانيوم يؤدي إلى توليد ظاهرة التصلب الباردة ، وتحدث ظاهرة تصلب على السطح المشغل للمواد الشغل. هذه الظواهر تزيد من ارتداء الأدوات وتقلل من قوة التعب في مادة التيتانيوم.
(5) من السهل جدًا ارتداء الأداة: تلبس الأدوات هي نتيجة للعديد من العوامل ، في عملية القطع لمواد سبيكة التيتانيوم ، من السهل جدًا التسبب في ظاهرة تقطيع الأدوات ، ومواد التيتانيوم في ظروف درجات الحرارة المرتفعة ، تظهر عمومًا أن التقارب الكيميائي القوي بين مادة الأدوات هي أيضًا الأداة ذات الأدوات العالية ومواد سبائك التيتانيوم تعزف الظاهرة للربط ، والتي تؤدي إلى الأداة للخدمة. لذا ، يجب أن ينتبه قطع مواد سبيكة التيتانيوم إلى جانبين ، هو الحفاظ على درجة حرارة القطع المنخفضة وتحسين صلابة الأداة \/ المادة التي يتم قطعها ، الأداة المطلية هي وسيلة لتحسين صلابة الأداة.
بسبب النشاط الكيميائي العالي لسبائك التيتانيوم ، يؤدي انخفاض الموصلية الحرارية إلى ارتفاع درجات حرارة القطع أثناء عملية القطع ، والتفاعلات الكيميائية العنيفة وفشل الأداة السريعة ، مما يؤدي إلى عمر الأدوات القصيرة وتكاليف الآلات المرتفعة. تشمل أسباب ارتداء الأدوات الاحتكاك الميكانيكي والتفاعلات الفيزيائية والكيميائية تحت عمل قوة القطع ودرجة حرارة القطع. من أجل صعوبة قطع وآلات سبيكة التيتانيوم ، يجب أن تفي مادة الأداة المحددة بمتطلبات الصلابة العالية والقوة العالية والتوصيل الحراري العالي والاستقرار الكيميائي والصلابة الحمراء الجيدة. أدركت الصناعة حاليًا أفضل تأثير لمعالجة أدوات الماس التيتانيوم من سبائك التيتانيوم ، ولكن بسبب ارتفاع سعرها ، فإن الأدوات المغلفة بالكربيد لا تزال تشغل المركز الرئيسي لسوق القطع والمعالجة من سبائك التيتانيوم.
إن نظرية القطع التقليدية المتمثلة في أن الأدوات المطلية غير مناسبة لتصنيع سبائك التيتانيوم ، ويرجع ذلك إلى الطلاء التقليدي لمعظم طلاء TIC الثنائي أو TICN TICN ، وعنصر TI في الطلاء سهل للغاية مع تقارب الشغل ويؤدي إلى الفشل السريع للأداة. Ezugwn et al. استخدمت طلاء CRN و TICN عالي السرعة من الفولاذ والطلاء TICN وأدوات التنغستن غير المصنفة والكوبالت التنغستن على قطع سبيكة التيتانيوم TC4. أظهرت الدراسة أن عمر خدمة الأدوات المغلفة CRN أطول من الأدوات المطلية TICN وأدوات كربيد غير مصممة. في الوقت نفسه ، تم التحقيق في تجارب القطع لسبائك التيتانيوم TI6A14V باستخدام طلاء القصدير أحادي الطبقة وطلاء TIN\/TICN\/القصدير في نفس ظروف القطع ، وأظهرت النتائج أن درجة الحرارة التي تم إنشاؤها بواسطة قطع الأدوات المغلفة متعددة الطبقة أقل من تلك الموجودة في Layer الواحدة ، وخدمة خدمة الأداة أعلى من ذلك في الصيغة الواحدة.
في السنوات الأخيرة ، نظرًا لعملية وطريقة إعداد الطلاء في البلدان الأجنبية في النضج المستمر والتقدم ، بحيث تميل تركيبة الطلاء للأدوات تدريجياً إلى التنويع ، وحتى بالنسبة لكل نوع من مواد الشغل ، فإن مواد الطلاء الأكثر ملاءمة ، وأكثر من ذلك بشكل أكبر بشكل أكبر. من عمل سبيكة التيتانيوم ، ويظهر تفوقًا جيدًا ، يوضح الشكل 2 الأدوات المغلفة بالكربيد الشائعة الاستخدام في السنوات الأخيرة.
اتجاه التنمية المستقبلي للأدوات المغلفة بالكربيد
(1) تنويع تكوين طلاء الأدوات. في الطلاء المفرد لإضافة عناصر جديدة (مثل إضافة ZR و V سيؤدي إلى تحسين مقاومة ارتداء الطلاء ، فإن إضافة SI سيحسن صلابة الطلاء ومنع الانتشار الكيميائي ، فإن إضافة B ستعزز صلابة الطلاء ، مما يؤدي إلى تحسين AL و CRIT من مضادات الأكسدة الطلاء ، إلخ) لإعداد مواد الأدوات متعددة الأوجه ، مما يؤدي إلى تحسين الأداء العام للأداة. كما تم تطوير مواد الطلاء من بداية القصدير ، Tialn ، TICN إلى Tisin الحالي ، Tisicn ، Tialsin ، Alcrn ، Alcrsin ، TiBn ، CRN ، ZRN ، وهكذا على عشرات مواد الطلاء. (الشكل 3) من أجل تلبية الاحتياجات المتنوعة في عملية القطع ، سيكون لدى مواد الطلاء الجديدة آفاق كبيرة للتنمية.
(2) قطع الأخضر. في الوقت الحالي ، يتم استخدام تصنيع الصين بشكل أساسي في طريقة القطع الرطب ، أي في معالجة القطع المعدنية ، وقطع التبريد المستمر للسوائل ، وتزييت الأداة وأجزاء التلامس الشغل ، ولكن هناك عدد كبير من استخدام قطع السائل سيؤدي إلى مشاكل تلوث بيئي ، وفي نفس الوقت ، بسبب عملية قطع السوائل التي تنتجها الأبخاء على جسم الإنسان ، قد يؤدي إلى حثها بشكل مباشر. ومن حساب تكلفة المعالجة ، فإن خفض السوائل يمثل 14 ٪ إلى 16 ٪ من التكلفة الإجمالية ، تكلف الأداة 2 ٪ إلى 4 ٪ فقط. أظهرت الدراسات أنه إذا كانت 20 ٪ من عملية القطع جافة مع الأدوات المطلية ، فيمكن تخفيض تكلفة التصنيع الإجمالية بنسبة 1.6 ٪ [16]. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي استخدام القطع الجاف عالية السرعة إلى تحسين كفاءة الآلات بشكل كبير ، ويحسن دقة الآلات ، وتقليل خشونة السطح ، وهو أكثر ملاءمة لتصنيع الأجزاء الرقيقة الجدران. لذلك ، سواء من النقطة البيئية أو من أداء الآلات وكذلك وجهة النظر الاقتصادية ، فإن تصنيع الأدوات المطلية التي يمكن أن تلبي ظروف القطع الجافة هو هدف تنمية مهم للآلات الخضراء.
من خلال "Made in China 2025" المقترحة ، فإن صناعة التصنيع التي تم إنشاؤها في التطور السريع لتطبيق سبيكة التيتانيوم ستكون أكثر وأكثر ، وسوف تستمر متطلبات الجودة والدقة في التحسن ، وكيفية اختيار أدوات قطع سبيكة من التيتانيوم المناسبة ، وتحسين كفاءة التصنيع ، وتنمية تطوير السيارات ، والطيران ، والطاقة ، وتطوير المحامي الصناعي المهم والمستوى العام. إن تحسين المستوى العام لصناعة التصنيع له أهمية كبيرة.
