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纯钛丝容易脆断失效的原因有哪些?

2020-06-16

       工业纯钛因成本低易于生产是应用最为广泛损的钛及钛合金材料。工业纯钛中α-ti合金是航劲空,船舶化工等工业中常用的一种,其杂质含量对压其冷加工性能及成品材的机械性能有很大的影响。杂质含量增多可提高钛的强度而降低其塑性,质其一旦控制不当,就会使钛材的性能得不到保障,甚至使钛的铸锭或坯料无法加工成材、造成废品,由此可见杂质元素含量对钛材机械性能影响很大。

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       因此在工业纯钛的生产中,必须严格控制钛材的杂行质含量。钛丝厂家一批纯钛材在加工成不同规格的钛丝后,在后续的拉丝过程中出现了脆断的问题根据现场情况可知此批钛材经加工后只剩极少量的钛锭锻压余料和不同规格的钛丝规格分别为心分47.0、465.5、45.0、44.5、03.0不等。针对此情根据随机取样的方法取回失效样品按照直径从大到小分别对其编号为:a、b、e、d、p对少量的钛锭锻压编号为g随后进行检验和分析。

      钛丝脆断问题的本质与其杂质含量有很大关系,因此了解其杂质来源非常有必要在工业纯钛中杂质元素有Fe、s、0、N、H等,这些杂质元素的含量对其成品材料的性能有较大的影响,而且杂质含量一旦控制不当就会使钛材性能得不到保障,不但难以加工甚至还会造成断裂的危险由于钛及钛合金的化学活性高,在加工过程中,会与大气中的氧氮发生剧烈反应,形成致密的氧化层和吸气层,并阻止气体的再次渗入和氧化的发生,因此钛丝生产过程中,氧是作为添加元素加入。 

    而钛丝中氮主要来源于海绵钛制取过程中的几个方面:

  (1)还原蒸馏设备组装抽气设备内残留空气被钛吸收:

  (2)氩气中残留的氮全部被吸入钛中;

  (3)还原蒸馏作业泄露的气体,以及排放MC2等反应器出现负压时漏入的气体,都会使钛的氮含量增高,漏气后海绵钛表面生成黄色的氮化钛,较易识别。

       根据以上分析可知本次失效样品钛丝中氮的来源是海绵钛,因此可排除在后续加工过程中氮的进入另一方面,从金属的塑性变形原理及相关文献可知早:氮原子和钛形成间隙固溶体,对位错的滑移有阻碍作用,从而使钛的强度提高,盟性下降,影响其室温拉伸等性能;而在间隙杂质中N的强化作用最明显。

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