1,1차 가공: 광석에서 가공 가능한 빌렛까지
이것은 전체 티타늄 산업 체인에서 가장 비싼 링크입니다.
스펀지 티타늄 생산(주로 Kroll 방법):
티타늄 광석(금홍석 또는 일메나이트)을 스폰지 티타늄(다공성 순수 티타늄)으로 변환합니다.
공정: 티타늄 광석 → 사염화티타늄(TiCl ₄)으로 염소화 → 마그네슘 열환원(Kroll 방법) → 진공 증류 → 스폰지 티타늄.
특성: 복잡한 공정, 막대한 에너지 소비 및 간헐적인 생산은 티타늄 합금 가격이 높은 근본적인 이유 중 하나입니다. FFC 캠브리지 공정과 같은 새로운 전기분해 방법은 에너지 소비와 비용을 줄이는 것을 목표로 하지만 아직 대규모로 상용화되지는 않았습니다.
2). 녹는:
진공 또는 불활성 가스(아르곤) 보호 하에서 스펀지 티타늄, 합금 원소 및 반환 재료를 균일하게 구성된 잉곳으로 녹입니다.
주요 기술:
진공 소모성 아크 용해(VAR): 가장 주류를 이루는 방법입니다. 전극은 진공 챔버에서 아크로 녹인 후 수-냉각된 구리 도가니에 떨어뜨려 응고됩니다. 순도와 균일성을 보장하기 위해 일반적으로 2~3회의 용융 공정이 수행됩니다.
냉층로 용해(CHM): 전자빔 냉층로(EBCHM) 및 플라즈마 아크 냉층로(PACHM)를 포함합니다. 이는 고밀도/저밀도 불순물을 효과적으로 제거할 수 있으며-고급 항공 등급 티타늄 잉곳 및 티타늄 빌렛 제조에 일반적으로 사용됩니다.
2,성형제작 : 블랭크를 원하는 형상으로 성형하는 것
이는 티타늄합금 가공의 어려움을 반영한 핵심링크이다.
A. 소성 성형
기존 단조:공기로에서 가열한 후 단조해머나 프레스를 이용하여 성형합니다. 나중에 제거해야 하는 표면 산화층(알파 취화층)이 쉽게 생성됩니다.
등온/열간 금형 단조:티타늄 합금의 정밀 단조를 위한 핵심 기술입니다. 금형을 빌렛과 유사한 온도(보통 800~1000℃)로 가열하고 느린 압력에서 성형합니다. 이로 인해 변형 저항, 온도 강하 및 표면 반응이 크게 감소되어 복잡한 형상, 높은 정밀도 및 합리적인 유선형 분포를 갖춘 거의 정형 단조품을 생산할 수 있습니다. 그러나 금형(일반적으로 니켈 기반 초합금 또는 몰리브덴 기반 합금으로 만들어짐)의 비용과 에너지 소비는 매우 높습니다.
구르는:플레이트, 스트립, 바, 파이프 생산. 열간 압연은 산화를 방지하기 위해 보호 분위기 또는 코팅에서 수행됩니다. 냉간 압연에는 가공 경화를 제거하기 위해 중간 어닐링이 필요합니다.
압착:프로파일 및 파이프 생산에 사용됩니다. 빌렛을 가열한 후 고압으로 금형을 통해 압출합니다. 곰팡이 고착과 산화를 방지하려면 유리 윤활제와 보호 코팅이 필요합니다.
초소성성형(SPF):특정 온도/속도에서 티타늄 합금의 초가소성(매우 높은 연신율)을 활용하고 유리를 부는 것처럼 금형에 맞도록 공기압과 결합함으로써 복잡하고 얇은{0}}벽 구성 요소를 한 번에 형성할 수 있습니다. 종종 확산 접합(DB)과 결합하여 SPF/DB 기술을 형성하며 항공우주 응용 분야의 다-층 중공 구조 제조에 사용됩니다.
나. 캐스팅
진공 정밀 주조: 주로 진공 소모성 아크 집광로에서 수행됩니다. 전극은 진공 상태에서 아크로 녹아 세라믹 몰드 쉘로 흘러 들어갑니다. 티타늄과 거의 모든 성형 재료 사이의 반응으로 인해 특수 내화 재료(예: 산화 이트륨 표면층)를 사용해야 합니다.
응용 분야: 엔진 케이싱, 펌프 본체, 고급 골프공 헤드와 같이 광범위한 기계 가공이 필요하지 않은 매우 복잡한 모양의 정적 구조 부품을 생산하는 데 적합합니다.{0}}
C. 적층 제조(3D 프린팅) - 혁신적인 기술
티타늄 합금 분말 또는 와이어 재료를 층별로 직접 사용하여 견고한 부품을 제조하는 것은 복잡한 구조, 경량 설계 및 소규모 배치 맞춤화에 특히 적합합니다.
주요 기술:
레이저 선택 용융(SLM)/레이저 분말 베드 용융(LPBF): 불활성 분위기 챔버에서 분말 베드 위의 티타늄 합금 분말을 미세한 레이저를 사용하여 한 점씩 녹입니다. 높은 정밀도와 우수한 표면 품질.
전자빔 용해(EBM): 진공 환경에서 전자빔으로 분말을 녹입니다. 성형 속도가 빠르고 열 응력이 낮으며 부품 성능은 단조품에 가깝지만 표면이 상대적으로 거칠다.
장점: 재료 활용률이 매우 높으며(거의 100%) 매우 복잡한 격자, 벌집 및 통합 중공 냉각 채널과 같은 토폴로지 최적화 구조를 달성합니다. 이는 항공우주(경량 스캐폴드, 냉각 채널이 있는 블레이드) 및 의료(맞춤형 다공성 뼈 임플란트) 분야에서 대체할 수 없습니다.
3,후속 처리 및 취급
1) 가공:
티타늄 합금은 열 전도성이 낮고(공구에 열이 축적됨) 높은 화학적 친화성(공구 재료와 반응하기 쉬움), 낮은 탄성 계수(공구 및 진동을 유발하기 쉬움)로 인해 일반적으로 가공하기 어려운 재료입니다.
대책: 충분한 냉각을 위해 고강성 공작 기계, 특수 코팅된 경질 합금 또는 PCD 절삭 공구, 낮은 절삭 속도, 큰 이송 속도, 높은-압력 및 고유량 절삭유를 사용하십시오.
열처리:
어닐링: 내부 응력을 제거하고 구조를 안정화하며 가소성을 향상시킵니다. 가장 일반적으로 사용되는 열처리이다.
용체화 처리+시효: + 2{2}}상 티타늄 합금(예: Ti{5}}6Al-4V)에 사용되며 담금질 및 저온 시효를 통해 분산 강화를 얻고 강도를 향상시킵니다.
표면 처리
세척: 샌드블라스팅 및 산세척(일반적으로 HF-HNO ∝ 혼합산 사용)을 통해 산화물 스케일 및 오염층을 제거합니다.
강화/기능화: MAO(마이크로 아크 산화)는 세라믹 코팅을 생성하여 내마모성과 내식성을 향상시킵니다. 질화/질화 처리는 표면 경도를 향상시킵니다. 아노다이징 착색 및 내식성 향상; 열 스프레이(예: WC Co 스프레이)는 내마모성을 향상시킵니다.
연결 기술:
용접: 고순도-아르곤 가스 또는 진공 보호 환경에서 수행해야 합니다. 일반적인 방법에는 텅스텐 불활성 가스 용접(GTAW/TIG), 전자빔 용접(EBW) 및 레이저 용접(LBW)이 있습니다. 용접하기 전에 엄격한 청소가 필요합니다.
확산결합(DB): 고온, 고압에서 상호 확산을 통해 접촉면 원자를 연결하는 것으로 SPF/DB 부품 제조에 사용됩니다.
