Processus de forgeage en alliage de titane: de la matière première à la transformation parfaite des alliages biphasés

Alliage de titane, Connu pour son poids léger, haute résistance et excellente résistance à la corrosion, est largement utilisé dans des domaines tels que l'aérospatiale, les industries médicales et chimiques. Le processus de forgeage est une étape clé dans le traitement des alliages de titane, et sa qualité affecte directement les performances du produit final. Cet article fournira une discussion détaillée des sept éléments clés du processus de forgeage en alliage de titane: préparation de la billette, chauffage, lubrification, forgeage, nettoyage, conception de la matrice, et forgeage d'alliages de titane à deux phases.

1. Préparation de la billette

Les billettes en alliage de titane doivent être soigneusement préparées avant le forgeage. La surface des billettes doit subir un usinage ou un meulage grossier pour garantir une surface plane exempte de défauts et d'impuretés évidents. Les barres sont généralement traitées par rotation ou par meulage sans centre. Lors de la coupe des billettes, une scie à ruban est recommandée pour éviter la zone affectée par la chaleur et l'oxydation qui pourrait se produire avec la coupe au gaz.

2. Chauffage

Pendant le processus de chauffage, le fond du four doit d'abord être débarrassé du laitier et du tartre pour assurer un environnement de four propre. Les alliages de titane doivent être chauffés dans une atmosphère oxydante pour ralentir la saturation en hydrogène et réduire l'oxydation et la contamination par les gaz. Dans le même temps, la température et le temps de chauffage doivent être strictement contrôlés pour minimiser la croissance du grain. La matrice doit également être préchauffée à 250-350 ° C et maintenue à cette température pendant plus de 12 heures pour réduire la différence de température entre la matrice et l'alliage de titane.

3. Lubrification

Les alliages de titane ont une faible fluidité pendant le forgeage, de sorte que la matrice doit être lubrifiée avant le forgeage. La lubrification peut améliorer la fluidité de l'alliage de titane et empêcher la pièce forgée de coller à la matrice. Les lubrifiants courants comprennent les mélanges de graphite colloïdal et d'eau, ou de graphite mélangé à des solutions à base d'huile ou à base d'eau.

4. Forgeage

La quantité de déformation dans le forgeage de la matrice en alliage de titane est généralement contrôlée entre 40% et 80%. Après le chauffage final, le métal entier doit avoir une déformation uniforme, et la distribution de la température pendant le processus de déformation doit être uniforme pour éviter les fissures causées par une déformation à des températures excessivement basses. Pour les alliages de titane biphasés, une déformation suffisante est particulièrement importante car le raffinement du grain ne peut pas être obtenu par des méthodes de traitement thermique mais uniquement par déformation.

5. Nettoyage

Une couche d'oxyde fragile se forme à la surface des alliages de titane après forgeage, ce qui peut entraîner une fissuration du métal sous-jacent lors du forgeage ultérieur. Par conséquent, après chaque cycle de forgeage, la couche d'oxyde doit être éliminée par des méthodes telles que le sablage.

6. Die Design

La conception des matrices de forgeage en alliage de titane diffère de celle des matrices de forgeage en acier. Le taux de retrait des matrices de forgeage en alliage de titane est relativement faible, généralement dans un rapport de 1:1.87 par rapport aux matrices de forgeage en acier. Lors de l'utilisation de cavités de matrice de même profondeur et complexité, les matrices de forgeage en alliage de titane sont 50% plus épaisses que les matrices de forgeage en acier. De plus, le rayon du filet de la matrice doit être plus grand et la surface de la cavité de la matrice doit avoir une exigence de douceur plus élevée.

7. forgeage d'alliages de titane biphasés

Lors du forgeage d'alliages de titane biphasés dans la région de phase complète, les performances de forgeage de l'alliage de titane à des températures élevées ou la ténacité des pièces forgées peuvent être améliorées. Pour obtenir des pièces forgées avec des performances complètes élevées, la microstructure de l'alliage après forgeage doit être contrôlée dans une certaine plage. La teneur en phases équiaxiales doit être contrôlée entre 15% et 30%; trop peut réduire la ténacité des entailles, tandis que trop peu peut diminuer l'allongement. Si le contenu des phases dans la pièce forgée est trop élevé, ses propriétés peuvent être restaurées par traitement thermique.

En résumé, le procédé de forgeage en alliage de titane est une procédure complexe et précise impliquant plusieurs éléments critiques. En contrôlant soigneusement chaque étape, la qualité et les performances des pièces forées en alliage de titane peuvent être optimisées.