열간 압출 가공 중 TA1 티타늄 로드의 구조적 변화

TA1 티타늄 막대의 외관은 강철과 매우 유사하며 밀도는 4.51g/cm3으로 강철의 60% 미만이며 내화 금속 중 밀도가 가장 낮은 금속 원소입니다. 일반적으로 기계적 성질 및 순도로 알려진 티타늄의 기계적 성질은 매우 관련성이 높습니다. 고순도 티타늄은 가공성이 우수하고 연신율, 단면 수축률이 좋지만 강도가 낮아 구조용 재료에는 적합하지 않습니다. 공업용 순수 티타늄은 적당한 양의 불순물을 함유하고 있으며 강도와 가소성이 높아 구조 재료 생산에 적합합니다. 티타늄 및 티타늄 합금 빌렛의 열전도율이 낮습니다. 열간 압출에서는 표면층과 내부 층의 온도차가 크며, 압출 실린더의 온도가 400도일 때 온도차는 200~250도에 도달할 수 있습니다. 흡입 강화 및 빌렛 부분에서는 빌렛 표면과 금속 중심의 결합 영향으로 온도 차이가 커서 매우 다른 강도 특성과 소성 특성을 생성하며 압출 공정에서 표면층에 매우 고르지 않은 변형이 발생합니다. 큰 추가 인장 응력으로 인해 제품 표면의 압출이 발생하여 근본 원인에 균열과 균열이 형성됩니다. 티타늄 및 티타늄 합금 제품의 열간 압출 공정은 알루미늄 합금, 구리 합금, 심지어 강철 압출 공정보다 더 복잡합니다. 이는 티타늄 및 티타늄 합금의 특별한 물리적, 화학적 특성에 따라 결정됩니다.

지금까지 티타늄 로드의 압출 공정에서는 윤활제를 사용해야 했습니다. 주된 이유는 980도 및 1030도 온도에서 티타늄이 철 기반 또는 니켈 기반 합금 다이 재료 가용성 공융으로 형성되어 다이가 강한 마모를 일으키기 때문입니다. 흑연 윤활제를 사용하면 제품 표면에 깊은 세로 방향 스크래치 라인이 형성될 수 있는데, 이는 티타늄 로드와 티타늄 합금 로드가 금형 작업에 달라붙기 때문입니다. 유리 윤활제를 사용하여 프로파일을 압출하면 새로운 유형의 결함 "곰팡이", 즉 제품 표면층에 균열이 발생합니다. 티타늄 및 티타늄 합금의 열전도율이 낮기 때문에 "포크 마크"가 나타나고 이로 인해 빌렛 표면층이 급격히 냉각되고 소성이 급격히 감소하는 것으로 나타났습니다.

티타늄 합금은 200(저강도)~1300(고강도) MPa에 대해 저강도 ​​고소성, 중강도, 고강도 특성을 갖고 있지만 대체로 티타늄 합금은 고강도 합금으로 간주할 수 있습니다. 이는 중간 강도로 간주되는 알루미늄 합금보다 강도가 높으며 강도 측면에서 특정 유형의 강철을 완전히 대체할 수 있습니다. 150도 이상의 온도에서 급격히 강도를 잃는 알루미늄 합금과 비교하여 일부 티타늄 합금은 600도에서 우수한 강도를 유지합니다. 치밀한 금속 티타늄은 경량으로 인해 알루미늄 합금보다 강도가 높으며, 알루미늄보다 고온에서도 유지될 수 있어 고강도이기 때문에 항공산업에서는 이를 매우 중요하게 생각합니다. 강철용 티타늄의 밀도가 57%로 비강도(강도/중량비 또는 강도/밀도비를 비강도라고 함)가 높고, 부식, 산화, 피로 저항이 강하고, 티타늄 합금, 3/4가 항공우주용으로 사용됩니다. 구조용 합금은 구조용 재료의 대표적인 것으로서 1/4이 주로 내식성 합금으로 사용된다. 티타늄 합금은 강도가 높고 밀도가 작으며 기계적 성질이 좋고 인성 및 내식성이 매우 좋습니다. 또한, 티타늄 합금 가공 성능이 좋지 않고 절단 및 가공이 어렵고 열처리 시 수소, 산소, 질소 및 탄소와 같은 불순물을 흡수하기가 매우 쉽습니다. 내마모성도 나쁘고, 생산 공정이 복잡하다. 티타늄의 산업화된 생산은 1948년에 시작되었습니다. 항공 산업 발전의 요구에 따라 티타늄 산업은 연평균 약 8%의 발전 속도로 성장했습니다. 현재 티타늄 합금 가공 재료의 세계 연간 생산량은 40,{21}}톤 이상, 티타늄 합금 등급은 거의 30종에 달합니다. 가장 널리 사용되는 티타늄 합금은 Ti-6Al-4V(TC4), Ti-5Al-2.5Sn(TA7) 및 산업용 순수 티타늄(TA1, TA2 및 타3).