타이타늄의 처리 및 생산
생산
오늘날 티타늄은 Ti Cl4에서 마그네슘으로 화학적으로 환원하여 얻습니다. 마그네시움 환원법은 광석을 처리하는 가장 흔한 방법입니다. 때때로 마그네슘 대신 나트륨이 사용됩니다… 분말야금의 성과를 합금 제조에 이용하는 것이 매우 유리합니다. "Aurеmo" 회사는 티타늄 및 티타늄 합금의 다양한 반제품을 제공합니다.
다양한 방법으로 Ti Cl4에서 환원하여 얻은 티타늄의 불순물 조성
| 원소 | 진공 분리 | 소금 용출 마그네슘 | 소금 용출 나트륨 |
|---|---|---|---|
| N | 0.015 | 0.015 | 0.1 |
| H | 0.005 | --- | 0.05 |
| Fe | 0.12 | 0.1 | 0.06 |
| C | 0.02 | 0.025 | 0.02 |
| Cl | 0.12 | 0.2 | 0.2 |
| Mg | 0.08 | 0.05 | --- |
| O | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
스폰지 티타늄은 화학 조성의 정확성과 제작의 정밀함, 불순물의 부재로 특징지어집니다.
재용해
스폰지 티타늄을 금속으로 변환하기 위해서는 재용해해야 합니다. 산업에서는 전기 아크 및 유도 용해라는 두 가지 방법이 사용됩니다.
유도 용해는 아르곤이나 헬륨의 보호 분위기 속에서 또는 진공 상태에서 수행됩니다. 이는 티타늄이 1040 °C 이상의 온도에서 대기 가스와 적극적으로 반응하기 때문입니다. 유도 용해는 매우 균일하고 재현 가능한 조성의 주괴를 얻을 수 있게 합니다. 유도 용해의 주요 단점은 티타늄이 그래파이트 도가니 라이닝으로부터 최대 1%의 탄소를 흡수한다는 점입니다. 유도 방법은 금속에서 높은 연성과 점력을 요구하지 않는 경우에 사용됩니다. 전기 아크 용해에서는 그래파이트 전극이 사용됩니다. 이 경우 탄소 오염이 0.2%로 줄어듭니다.
반제품
현대 금속 공학은 티타늄 합금으로 다양한 종류의 반제품을 생산합니다.
1) 평면 압연재 처리 및 제조: 슬래브, 판, 열간 및 냉간 압연 판, 시트, 포일;
2) 넓은 범위의 크기의 열간 단조 및 단조 제품;
3) 압연 막대 및 프로파일들;
4) 압출된 막대 및 프로파일;
5) 철사 및 전극 와이어;
6) 심리스 튜브들.
티타늄 반제품의 생산 및 처리 기술에서는 가열된 상태에서 티타늄의 높은 화학적 반응성, 낮은 열전달성, 그리고 최적의 열간 변형 온도 범위에서의 다형 변형 경향성을 고려해야 합니다.
강화
열처리 시 티타늄 반제품 표면에서 고온 금속이 산소 및 질소와 적극적으로 반응하여 알파화층이 형성됩니다.
| 합금 등급 | 알파화층의 산소 함량 mg/cm2 | 알파화층의 깊이 (mm) |
|---|---|---|
| ВТ-1 | 2.8 | 0.8 |
| ОТ-4 | 1.5 | 0.2 |
| ВТ3−1 | 2.5 | 0.6 |
| ВТ-5 | 4.2 | 2.0 |
| ВТ-6 | 2.2 | 0.6 |
| ВТ-9 주조 | 7.3 | 0.8 |
| 합금 등급 | 질소 침투 깊이 | 표면 경도 kgf/mm2 |
|---|---|---|
| ВТ-1 | 0.06 — 0.08 | 750 — 850 |
| ВТ3−1 | 0.04 — 0.05 | 700 — 750 |
| ВТ-5 | 0.08 — 0.1 | 750 — 800 |
| ВТ-8 | 0.12 — 0.14 | 700 — 750 |
| ВТ-14 | 0.14 — 0.16 | 750 — 850 |
질화 통한 티타늄 합금의 강화. 질화 처리와 생산은 내열성과 특히 마모 저항성을 높이며 마모에 대한 저항성을 증가시킵니다. 가장 널리 사용되는 질화 방법은 티타늄 반제품을 순수한 질소 분위기 속에서 850 — 950 °C까지 가열하는 것입니다. 합금에 알루미늄이나 지르코늄이 포함되어 있으면 질화의 속도와 깊이가 증가해, 깊이는 최대 0.2 mm에 이릅니다.
탄화 (시멘트화). 탄화처리와 생산은 티타늄 합금 강화의 효과적인 방법입니다. 활성화된 탄소와의 혼합물 내에서 진공 또는 아르곤 5% 일산화탄소, 메탄 또는 프로판과의 가스 혼합물 분위기 내에서 수행됩니다… 가스 혼합물 분위기에서의 처리로 수소가 침투되어 티타늄의 연성이 감소됩니다. 숯과의 처리는 24 — 48시간이 소요되며, 더 깊은 탄화로 이어집니다.
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