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純鈦絲容易脆斷失效的原因有哪些?

2020-06-16

       工業純鈦因成本低易於生產是應用最為廣泛損的鈦及鈦合金材料。工業純鈦中α-ti合金是航勁空,船舶化工等工業中常用的一種,其雜質含量對壓其冷加工性能及成品材的機械性能有很大的影響。雜質含量增多可提高鈦的強度而降低其塑性,質其一旦控製不當,就會使鈦材的性能得不到保障,甚至使鈦的鑄錠或坯料無法加工成材、造成廢品,由此可見雜質元素含量對鈦材機械性能影響很大。

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       因此在工業純鈦的生產中,必須嚴格控製鈦材的雜行質含量。鈦絲廠家一批純鈦材在加工成不同規格的鈦絲後,在後續的拉絲過程中出現了脆斷的問題根據現場情況可知此批鈦材經加工後隻剩極少量的鈦錠鍛壓餘料和不同規格的鈦絲規格分別為心分47.0、465.5、45.0、44.5、03.0不等。針對此情根據隨機取樣的方法取回失效樣品按照直徑從大到小分別對其編號為:a、b、e、d、p對少量的鈦錠鍛壓編號為g隨後進行檢驗和分析。

      鈦絲脆斷問題的本質與其雜質含量有很大關係,因此了解其雜質來源非常有必要在工業純鈦中雜質元素有Fe、s、0、N、H等,這些雜質元素的含量對其成品材料的性能有較大的影響,而且雜質含量一旦控製不當就會使鈦材性能得不到保障,不但難以加工甚至還會造成斷裂的危險由於鈦及鈦合金的化學活性高,在加工過程中,會與大氣中的氧氮發生劇烈反應,形成致密的氧化層和吸氣層,並阻止氣體的再次滲入和氧化的發生,因此鈦絲生產過程中,氧是作為添加元素加入。 

    而鈦絲中氮主要來源於海綿鈦製取過程中的幾個方麵:

  (1)還原蒸餾設備組裝抽氣設備內殘留空氣被鈦吸收:

  (2)氬氣中殘留的氮全部被吸入鈦中;

  (3)還原蒸餾作業泄露的氣體,以及排放MC2等反應器出現負壓時漏入的氣體,都會使鈦的氮含量增高,漏氣後海綿鈦表麵生成黃色的氮化鈦,較易識別。

       根據以上分析可知本次失效樣品鈦絲中氮的來源是海綿鈦,因此可排除在後續加工過程中氮的進入另一方麵,從金屬的塑性變形原理及相關文獻可知早:氮原子和鈦形成間隙固溶體,對位錯的滑移有阻礙作用,從而使鈦的強度提高,盟性下降,影響其室溫拉伸等性能;而在間隙雜質中N的強化作用最明顯。

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