Πρόσφατα, η ομάδα του καθηγητή Chunping Huang στο Πανεπιστήμιο Αεροναυτικής και Αστροναυτικής Nanchang (NUAA) διεξήγαγε μια σειρά μελετών σχετικά με τις μηχανικές ιδιότητες και την επιβραδυντικότητα φλόγας του επιβραδυντικού φλόγας κράματος τιτανίου Ti40 με τεχνολογία LSF. Η ομάδα πήρε το τυπικό επιβραδυντικό φλόγας κράμα τιτανίου Ti40 ως αντικείμενο έρευνας και ετοίμασε επιβραδυντικό φλόγας κράμα τιτανίου Ti40 με τεχνολογία LSF. Διερευνήθηκαν η μικροδομή, οι μηχανικές ιδιότητες και οι επιβραδυντικές φλόγας των δειγμάτων στερεοδιαμόρφωσης λέιζερ και των συμβατικών δειγμάτων σφυρηλάτησης, και μελετήθηκαν και συζητήθηκαν οι επιβραδυντικές φλόγας και οι μηχανικές ιδιότητες των δειγμάτων στερεοδιαμόρφωσης λέιζερ, οι οποίες είναι ανώτερες από εκείνες των συμβατικών δειγμάτων σφυρηλάτησης. . Τα σχετικά ερευνητικά αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο Journal of Manufacturing Processes με τίτλο "Αποτέλεσμα ανώτερης αντοχής στην καύση και μηχανικών ιδιοτήτων του κράματος Ti40 με σχηματισμό στερεού με λέιζερ". των Διαδικασιών Παραγωγής. Η εργασία συντάχθηκε από τον φοιτητή MS Ki-Min Huang, και οι αντίστοιχοι συγγραφείς είναι ο Dr. Feng-Gang Liu και ο Prof. Chun-Ping Huang.
Το επιβραδυντικό φλόγας κράμα τιτανίου Ti40 (Ti-15V-25Cr) είναι ένας νέος τύπος εξαιρετικά σταθερού κράματος τιτανίου με εξαιρετικές ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες και επιβραδυντικές φλόγας, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως σε εξαρτήματα συμπιεστών ανεμιστήρων μεγάλων κινητήρων με υψηλούς λόγους διαστάσεων και άλλες δομές. Ωστόσο, η κακή πλαστικότητα και η ρευστότητά του σε υψηλή θερμοκρασία οδηγούν σε υψηλό κόστος, μεγάλο χρόνο κύκλου και χαμηλή χρήση υλικού στη συμβατική κατεργασία.
Ως εκ τούτου, υπάρχει επείγουσα ανάγκη να βρεθεί μια νέα τεχνολογία κατασκευής για τη βελτίωση αυτών των προβλημάτων. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας κατασκευής πρόσθετων, έχει επίσης εφαρμοστεί σε μεγάλη κλίμακα η μορφοποίηση στερεών λέιζερ (LSF) με βάση την επένδυση λέιζερ και την τεχνολογία ταχείας δημιουργίας πρωτοτύπων. Μπορεί να κατασκευάσει εξαρτήματα απευθείας από μοντέλα CAD και μπορεί να επισκευάσει κατεστραμμένα μέρη, κάτι που φέρνει νέες ιδέες και μεθόδους για την επεξεργασία και την κατασκευή κραμάτων τιτανίου επιβραδυντικά φλόγας.
Εικ. 1 Σχηματικό διάγραμμα στερεοδιαμόρφωσης με λέιζερ και τοπογραφία μπλοκ LSF:
(α) στερεοδιαμόρφωση με λέιζερ. (β) (γ) μπλοκ LSF
Εικ. 2 Σχηματικό διάγραμμα της πειραματικής διαδικασίας δειγματοληψίας μπλοκ LSF και αφαίρεσης:
(α) Δειγματοληψία μπλοκ (β) Πειραματική επεξεργασία κατάλυσης (γ) Δειγματοληψία δειγμάτων κατάλυσης
Εικ. 3 Σχηματικό διάγραμμα του μηχανισμού επιβράδυνσης φλόγας του κράματος Ti40
Εικ. 4 Εικόνα διατομής κράματος Ti40:
(Α) κορυφαία περιοχή του δείγματος LSFed. (Β) μεσαία περιοχή του δείγματος LSFed. (Γ) κάτω περιοχή του δείγματος LSFed. (Δ) πλαστό δείγμα.
1=ΟΜ; 2=SEM.
Εικ. 5 Εικόνες TEM των καταβυθισμένων φάσεων του δείγματος LSFed: (Α) φωτεινό πεδίο Ti5Si3. (Β) μοτίβο περίθλασης ηλεκτρονίων του Ti5Si3.
Εικ. 6 Δείγμα μορφολογίας επιφάνειας κράματος Ti40 μετά από αφαίρεση:
(α) LSFed. (β) σφυρηλατημένη κατάσταση· (1) αφαιρέθηκε 3 S; (2) αφαιρέθηκε 4 S; (3) αφαιρέθηκε 5 S.
Εικ. 7 Εικόνες μοντέλου λάκκου αφαίρεσης με λέιζερ: (α) μοντέλο λάκκου αφαίρεσης. (β) σημεία μέτρησης
Εικ. 8 Εικόνες SEM κοιλοτήτων αφαίρεσης: (α) τοπογραφία επιφάνειας κοιλώματος κατάλυσης LSFed. (β) τοπογραφία επιφάνειας λάκκου αφαίρεσης σφυρηλατημένου δείγματος. (γ) Τοπογραφία πυθμένα του λάκκου αφαίρεσης LSFed. (δ) τοπογραφία πυθμένα του λάκκου αφαίρεσης σφυρηλατημένου δείγματος. (ε) Τοπογραφία πλευρικού τοιχώματος του λάκκου αφαίρεσης LSFed. (στ) Τοπογραφία πλευρικού τοιχώματος λάκκου αφαίρεσης σφυρηλατημένου δείγματος
Εικ. 9 Εικόνες SEM της διατομής του λάκκου αφαίρεσης: (α) λάκκο αφαίρεσης δείγματος με LSF. (β) πυθμένα του λάκκου αφαίρεσης του δείγματος LSFed. γ) λάκκο αφαίρεσης σφυρηλατημένου δείγματος. (δ) πυθμένα του λάκκου αφαίρεσης του σφυρηλατημένου δείγματος
Εικ. 10 Εικόνες SEM του κατάγματος του κράματος Ti40 LSFed: (α) μακροσκοπική μορφολογία του κατάγματος του δείγματος. (β) διευρυμένη μορφολογία της περιοχής Α. (γ) διευρυμένη μορφολογία της περιοχής Β
Με βάση την παραπάνω μελέτη, η διαδικασία LSF βελτιώνει τα προβλήματα του υψηλού κόστους επεξεργασίας, του μεγάλου χρόνου κύκλου και της χαμηλής χρήσης υλικού που προκαλεί η παραδοσιακή μηχανική κατεργασία του Ti40 και το κράμα Ti40 που παρασκευάζεται με τεχνολογία στερεομορφοποίησης λέιζερ έχει πιο εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες σε σύγκριση με το εξαρτήματα σφυρηλάτησης και ταυτόχρονα, λόγω του ειδικού φαινομένου σκλήρυνσης στη διαδικασία στερεοδιαμόρφωσης με λέιζερ, η φάση στο κράμα Ti40 καθιζάνει υψηλό σημείο τήξης Ti5Si3, το οποίο όχι μόνο μπορεί να βελτιώσει την απόδοση οξείδωσης των στοιχείων V και Cr διατηρώντας τους πόρους, αλλά και επιβραδύνει το ξεφλούδισμα του στρώματος οξειδίου ενισχύοντας τη σύνδεση μεταξύ της μήτρας και του στρώματος οξειδίου και βελτιώνοντας την επιβραδυντική φλόγα ιδιότητα του Ti40. Η μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων και των επιβραδυντικών φλόγας του κράματος Ti40 που παρασκευάζεται με τεχνολογία LSF παρέχει ένα νέο τεχνικό μέσο για την πραγματοποίηση υψηλής απόδοσης, γρήγορης και χαμηλού κόστους προετοιμασίας σύνθετων δομικών μερών από κράμα τιτανίου επιβραδυντικού φλόγας.
