שחול חם של מוט טיטניום BT9 ועיבוד של בלוק בהיר לבן בהגדלה נמוכה
שחול חם של מוטות סגסוגת טיטניום מוציא אבקה בטמפרטורות גבוהות כדי להשיג ציפוף מלא של המוצר. שיטת האקסטרוזיה החמה יכולה לשלוט במדויק על הרכב החומר והמבנה הפנימי של הסגסוגת. ניתן לחלק את שיטת האקסטרוזיה החמה לשתי צורות: שיטת האקסטרוזיה החמה העטופה ושיטת האקסטרוזיה החמה הלא עטופה.
עבור טיטניום מתכת פעילה ואבקת סגסוגת טיטניום, על מנת למנוע חמצון המוצר, נעשה שימוש לעתים קרובות בשיטת האקפסולציה החמה. בשלב זה מכינים תחילה את השקית, ומכניסים את הפודרה או הקומפקט הירוק לשקית. לאחר חילוץ ואטימה מוקדמת, הוא מונח באקסטרודר לשחול חם.
חומר הכיסוי המשמש בשלב זה צריך להיות בעל תרמופלסטיות טובה, לא ליצור מתכת מוצקה עם חומר ההנחת, קל לקלף לאחר שחול חם, מקור נוח ועלות נמוכה. נפוץ יריעות פלדה עדינה או נירוסטה.
התהליך הראשון של שחול חם של מוטות סגסוגת טיטניום הוא שילוב של יצירה, סינטר ועיבוד תרמי כדי להשיג ישירות מוצרי יהלום עם תכונות מכניות טובות יותר.
התהליך השני הוא עיצוב אבקת טיטניום וסגסוגת טיטניום. לאחר הסינטרה, הבילט הסינטר המוכן מוחלף בחום (עבור סגסוגת Ti-32Mo, טמפרטורה 1000-1100 מעלות ) כדי להשיג את התכונות הטובות ביותר של מוצרי סגסוגת טיטניום. השפעת יחס האקסטרוזיה על המאפיינים של חומרי טיטניום. כפי שניתן לראות מהטבלה, ניתן להשיג חומרי טיטניום עם צפיפות תיאורטית של 98.6%-99.1%.
התהליך השלישי של מוטות סגסוגת טיטניום הוא תהליך האקסטרוזיה של ריקים ממולאים, שזו שיטה חשובה שניתן להשתמש בה לייצור מוצרים בעלי חתכים מורכבים. התהליך כולל: הכנת חלל המעטפת וקביעת גודל החלל לפי גודל המוצר הסופי הנדרש בתוספת מקדם האקסטרוזיה; הרכבת המארז. הכנס את האבקה לתוך החלל ונער אותה בחוזקה באמצעות רטט; לפנות, למצות ולאטום את השקית; שחול בטמפרטורה ויחס שחול מסוימים; לקלף את השקית.
שיטת עיבוד של גוש בהיר לבן בהגדלה נמוכה של מוט טיטניום BT9
בייצור בפועל, לא נמצאו חריגות במהלך זיהוי פגמים קוליים באצווה מסוימת של מוטות סגסוגת טיטניום BT9. עם זאת, במהלך בדיקה בהגדלה נמוכה, נמצא במרכז המוט גוש בהיר לבן. החוקרים השתמשו באיתור מטאלוגרפי ובניתוח ספקטרום אנרגיה כדי לנתח את הסיבות להיווצרות בלוקים בהירים לבנים, שיהיו להם תפקיד מנחה מסוים בייצור מאוחר יותר של מוצרי סגסוגת טיטניום.
החומר המשמש בבדיקה הוא מטיל Φ750 מ"מ שהותך שלוש פעמים על ידי חומרים מתכלים בוואקום. לאחר שני שרטוטים ושני שרטוטים דרך אזור הפאזה, סרגל ה- Φ230 מ"מ הושג על ידי ציור אחד של שיבושים וריבוי אש באזור הפאזה +. המוטות עברו טיפול חום חישול כפול לפי דרישות התקן. המוטות המלוטשים נבדקו באמצעות בדיקות אולטרסאונד ולא נמצאו חריגות. כאשר הסרגל נדגם לבדיקה בהגדלה נמוכה, נמצא כי הופיעו כתמי כסף בהירים על הדגימה בהגדלה נמוכה. כאשר אותו מיקום של המוט נדגם ונבדק ברציפות בהגדלה נמוכה, כתמים בהירים לבנים עדיין היו קיימים באותו חלק, מה שמצביע על כך שהכתמים הבהירים הלבנים היו פגמי המשכיות. על מנת לנתח את הסיבה לבלוק המבריק הלבן, הוכנה דגימה מהגוש הלבן המבריק, ובוצעה בדיקה מטאלוגרפית וניתוח מיקרו-רכיבים באמצעות מיקרוסקופ מטאלוגרפי, מיקרוסקופ אלקטרוני סורק וספקטרומטר אנרגיה בהתאמה; במקביל, על המדגם בהגדלה נמוכה עם בלוק לבן מבריק, נטילת דגימות בלוק הבהיר הלבן ובסמוך לבדיקת מתיחה בטמפרטורת החדר כדי לנתח את השפעת הבלוק הבהיר הלבן על תכונות המתיחה בטמפרטורת החדר של מוטות טיטניום. התוצאות הראו כי:
(1) באמצעות בדיקה בהגדלה גבוהה, נמצא שתכולת הפאזה בבלוק הבהיר הלבן נמוכה משמעותית מתכולת הפאזה, ואין גבול ברור בין הבלוק הבהיר הלבן לבין המטריצה. לכן, ניתן לקבוע שהגוש הבהיר הלבן נגרם על ידי הפרדת רכיבים. ניתוח ספקטרום אנרגיה נוסף מצא כי התוכן של יסודות סגסוגת Al, Mo, Zr ו-Si בגוש הבהיר הלבן היה נמוך משמעותית מתכולת המטריצה, בעוד שתכולת ה-Ti הייתה גבוהה משמעותית מתכולת המטריצה. לכן, ניתן לקבוע שהגוש הבהיר הלבן נגרם על ידי הפרדה של יסודות סגסוגת Al, Mo, Zr ו-Si. זוהי הפרדה עשירה בטיטניום והיא פגם מתכות.
(2) בצירוף התופעה שלהפרדה יש עומק מסוים, ניתן לקבוע שההפרדה נגרמת מערבוב לא אחיד. מכיוון שתהליך ההיתוך הצריך בוואקום הוא התכה אזורית, התכה והתמצקות מתרחשות בו-זמנית, ואפקט ההומוגניזציה של ההיתוך גרוע יחסית. לכן, אם חומרי הגלם מעורבבים בצורה לא אחידה, הרכב המטיל לאחר ההיתוך עלול להיות לא אחיד, וכתוצאה מכך הפרדה.
