チタン合金の超塑性成形過程と応用
チタン合金は、疲労抵抗、高比強度、耐食性、耐高温性、特定の形状記憶性能、優れた機械的特性、安定した化学特性などの利点を有し、航空宇宙、化学および化学分野でますます広く使用されています。しかし、チタン合金には、弾性率が低く、耐寒性が大きく、高い耐収量比、可塑性が低く、深刻なリバウンド、冷間加工性能が悪く、処理後のリバウンドや異方性炉の製造が容易になるなどの欠点もあります。そこで、各国の学者や専門家が、チタン合金の超可塑性に関する研究を強化してきました。いわゆる超塑性とは、特定の内部および外部条件下で、材料が異常に低いレオロジー耐性および異常に高いレオロジー特性を示す現象を指す。
1. チタン合金の超塑性成形工程
1.1 チタン合金の超塑性成形条件
(1)温度:一定変形温度。チタン合金の温度は異なりますが、近似範囲は700〜1000°Cの間です。例えば、Ti-6AL-4Vの温度は850°Cです。
(2) ひずみ率: 超塑性の金属は、一般的に、遅いひずみ率を有する。これは、原子が拡散するのに十分な時間がかかるためです。例えば、Ti-6AL-4Vのひずみ速度は1.3×10-4〜10-3 s-1である。
(3)超微細粒構造:3mm未満のチタン合金の粒径等の平衡状の粒構造を有することが求められる。
上記3つの条件は、原料の性質によって粒構造が決定および保証されることを除いて、温度および歪み率は、超塑性成形装置およびプロセスによって保証され得る。
1.2 チタン合金の超塑性成形用ダイ
チタン合金の超塑性成形の温度は一般的に700°Cから1000°Cの間であるため、高温強度の高さ、良好な熱安定性、低い熱膨張係数、低い材料価格など、金型材料の特性に関する特別な要件があります。、加工・製造等現在、主に耐熱合金、耐熱鋼、セラミックス、炭素繊維強化複合金型があります。例えば、炭素繊維強化複合材料金型は、室温でほぼ同じ変形抵抗を有し、1000°Cの高温で、炭素繊維強化複合材料金型は耐熱鋼金型の重量のわずか1%である。炭素繊維強化複合材料金型が冷却されると、その変形抵抗収縮率は成形部品のそれよりも低く、成形品のデモルディングを容易にします。炭素繊維強化複合金型の金型製造装置は安価です。
1.3 チタン合金超塑性成形プロセス
(1)高温加熱:チタン合金超塑性成形は、一般に金型炉内の加熱方法を採用し、すなわち、金型を炉内に入れ、超塑性成形の温度まで高温で加熱し、次いでチタン合金原料を金型に投入する。熱伝導は、チタン合金原料を超可塑性成形温度まで加熱します。
(2)シール:チタン合金超塑性成形は空気圧形成であるため、金型およびチタン合金原料を密封する必要があります。
(3) 真空: チタン合金部品の良好な撮影を確実にし、チタン合金原料を保護するためには、空洞を真空にする必要があります。
(4)ブラシ保護コーティング:チタン合金超塑性成形温度が非常に高いため、その酸化や水素吸収を防止するために、チタン合金原料の表面に保護被覆層をブラシで保護層として使用する必要がある。保護コーティングに関する特別な要件もあります。例えば、緻密な保護フィルムを形成でき、かつ良好な高温耐性、熱安定性および潤滑性を有する必要があります。金型やチタン合金の部品を汚してはならず、価格は安くなければなりません。ブラシや掃除が簡単です。グラファイト水と高温塗料がより一般的に使用されています。
(5) インフレーション:チタン合金の超塑性成形は空気圧形成であるため、不活性ガスの一定の圧力を金型に押し込む必要があり(チタン合金が高温で水素を酸化吸収するのを防ぐために)、インフレ率は遅いはずです。
