Titan qotishmasi va alyuminiyni payvandlash qiyinligining sababi nima?

Titan qotishmasi engil, yuqori quvvatli, korroziyaga chidamli materialdir. Uning ajoyib xususiyatlari tufayli u aerokosmik, tibbiy asbob-uskunalar, kimyo sanoati va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi. Biroq, titanium qotishmalarining payvandlash ko'rsatkichlari asosan quyidagi sabablarga ko'ra nisbatan yomon:
Oksid qatlamining shakllanishi:Titanium qotishmasi yuzasida qattiq oksid qatlami osongina hosil bo'ladi. Ushbu oksid qatlami nafaqat payvandlash jarayonida qiyinchilikni oshiradi, balki payvandlash kuchini ham pasaytiradi. Payvandlashdan oldin, odatda oksid qatlamini olib tashlash va shu bilan payvandlash ishini yaxshilash uchun ba'zi maxsus dastlabki ishlov berish usullari, masalan, tuzlash yoki mexanik parlatish talab qilinadi.
Past issiqlik o'tkazuvchanligi:Titan qotishmasining issiqlik o'tkazuvchanligi nisbatan past bo'lib, natijada payvand choki yaqinida katta harorat gradienti paydo bo'ladi, bu esa payvandlash deformatsiyasiga va yoriqlarga osongina olib kelishi mumkin. Harorat gradientini kamaytirish uchun ko'pincha payvandlash jarayonining murakkabligini oshiradigan payvandlash tezligini oldindan qizdirish va nazorat qilish kabi choralarni ko'rish kerak.
Vodorodga sezgirlik:Titan qotishmasi vodorodga sezgir bo'lib, payvandlash jarayonida vodorodni osongina o'zlashtiradi, bu esa vodorodning mo'rtlashishiga olib keladi. Vodorodning mo'rtlashishi payvandlangan bo'g'inlarning mo'rt sinishiga olib kelishi mumkin, shuning uchun vodorodning mo'rtlashishi xavfini kamaytirish uchun payvandlash muhitidagi vodorod miqdorini nazorat qilish kabi ba'zi choralarni ko'rish kerak.

Selektiv eritish:Titan qotishmasi yuqori haroratlarda ba'zi metall elementlar bilan tanlab erishga moyil bo'lib, mo'rt fazani hosil qiladi, bu payvandlangan bo'g'inlarning ishlashiga ta'sir qiladi. Shuning uchun, payvandlash materiallari va payvandlash jarayonlarini tanlashda ushbu selektiv eritmaning oldini olishga alohida e'tibor berilishi kerak.
Yuqori erish nuqtasi:Titan qotishmalarining nisbatan yuqori erish nuqtasi payvandlash jarayoni uchun yuqori haroratni talab qiladi va shu bilan energiya iste'moli va payvandlash uskunalari talablarini oshiradi.
Ushbu muammolarni hal qilish uchun titanium qotishmalarini payvandlash odatda maxsus payvandlash jarayonlarini, jumladan inert gaz bilan himoyalangan payvandlash, elektron nurli payvandlash, lazerli payvandlash va boshqa ilg'or payvandlash texnologiyalarini qo'llashni talab qiladi. Bundan tashqari, tegishli payvandlash materiallarini tanlash, payvandlash parametrlarini nazorat qilish va dastlabki ishlov berish usullarini qabul qilish ham titanium qotishmalarining payvandlash sifatini yaxshilashning muhim vositalaridir.

Xulosa qilib aytganda, titanium qotishmasi va alyuminiyni payvandlash qiyin bo'lgan sabablar quyidagilardir:
1. Alyuminiy va titan kislorod bilan oson reaksiyaga kirishadi
⑴ Alyuminiy kislorod bilan reaksiyaga kirishib, zich va oʻtga chidamli Al2O3 (oksid plyonkasi) hosil qiladi, erish nuqtasi 2050 darajaga etadi, bu esa ikkita asosiy materialning birikmasiga xalaqit beradi va payvand choki qoʻshilishlarga moyil boʻladi.
⑵Titan 600 darajada oksidlana boshlaydi. Harorat qanchalik yuqori bo'lsa, oksidlanish shunchalik jiddiy bo'ladi, TiO2 (titan dioksidi) hosil bo'ladi, payvand chokida oraliq mo'rt qatlam hosil qiladi, plastisitivlik va pishiqlikni kamaytiradi.
2. Alyuminiy va titan turli haroratlarda turlicha reaksiyaga kirishadi
⑴. 1460 gradusda alyuminiy va titan 36,03% alyuminiy massa ulushini o'z ichiga olgan TiAl (titan aluminidi) birikmasini hosil qiladi, bu metallning mo'rtligini oshiradi.
⑵ Alyuminiy va titan 1340 gradusda 60% dan 64% gacha alyuminiy massa ulushini o'z ichiga olgan TiAl3 (titanium trialuminid) birikmasini hosil qiladi.
⑶ Alyuminiy va titan eritilgandan so'ng, titanning massa ulushi 0,15% bo'lganda, alyuminiyda titanning qattiq eritmasi hosil bo'ladi.
3. Alyuminiy va titanning o'zaro eruvchanligi juda kichik
⑴665 gradusda titanning alyuminiydagi eruvchanligi 0,26%~0,28% ni tashkil qiladi. Harorat pasayganda, eruvchanlik pasayadi.
⑵Harorat 20 darajaga tushganda, titanning alyuminiydagi eruvchanligi 0,07% gacha pasayib, ikkita asosiy materialni birlashtirishni qiyinlashtiradi.
Alyuminiyning titandagi eruvchanligi ancha cheklangan, bu esa ikkita asosiy material orasidagi choklarning shakllanishini juda qiyinlashtiradi.
4. Alyuminiy va titan yuqori haroratlarda kuchli suv singishiga ega.
⑴Suyuq alyuminiy katta miqdorda vodorodni eritishi mumkin, ammo u qattiq holatda deyarli erimaydi. Payvand choki qotib qolganda, vodorodning chiqib ketishi va teshiklarni hosil qilish uchun vaqti yo'q.
⑵Vodorod titanda yuqori eruvchanlikka ega. Past haroratlarda vodorod teshiklarda to'planib, chokning plastisitivligi va pishiqligini pasaytiradi va osonlik bilan mo'rt yoriqlarni keltirib chiqaradi.
5. Alyuminiy titan va boshqa aralashmalar bilan mo'rt birikmalar hosil qiladi
⑴. Alyuminiy va kisloroddan hosil bo'lgan oksid metallning mo'rtligini oshiradi va payvandlashni qiyinlashtiradi.
⑵Titan va azot titanium nitridi hosil qiladi, bu metallning plastikligini pasaytiradi.
⑶Titan va uglerod karbidlarni hosil qiladi. Uglerodning massa ulushi 0,28% dan katta bo'lsa, ikkala asosiy metalning payvandlash qobiliyati sezilarli darajada yomonlashadi.
6. Alyuminiy va titan turli haroratlarda turlicha reaksiyaga kirishadi
⑴Alyuminiy va titanning issiqlik o'tkazuvchanligi juda farq qiladi. Alyuminiy (206,9Vt·m-2·K-1) titandan (13,8Vt·m-2·K-1) ​​taxminan 16 marta katta.
⑵Alyuminiy va titanning chiziqli kengayish koeffitsientlari juda farq qiladi va alyuminiy titandan taxminan 3 baravar katta. Bosim ostida yorilishga moyil.
7. Alyuminiy va titandagi qotishma elementlar yonadi va bug'lanadi
⑴Alyuminiy yoki alyuminiy qotishmasi erib ketganda, erish nuqtalari undan pastroq bo'lgan magniy, sink va boshqalar kabi elementlar yonib keta boshlaydi yoki bug'lanadi.
⑵ Titan yoki titanium qotishmasining erish nuqtasiga erishilganda (1677 daraja), alyuminiy kabi qotishma elementlar yonadi va ko'proq bug'lanadi, natijada payvandning kimyoviy tarkibi notekis bo'ladi va quvvat kamayadi.