Титанијумска шипка пречника 10 мм може да издржи оптерећење од 30 тона и такође служи као срчани стент у људском телу 20 година. "Све-" перформансе овог материјала су подржане изузетно ригорозним производним процесом. Од сировина до готових производа, свако одступање од 0,1% може целу серију производа учинити неупотребљивом. Следећих шест корака чине линију „направи-или-разбиј“ у производњи титанијумских шипки.
1. Одабир правих сировина: "гени" перформанси
Перформансе титанијумских шипки су закључане из фазе сировог материјала.
Ваздухопловство: Ти-6Ал-4В (ГР5) се широко користи, балансирајући јачину и жилавост на нивоу од 900 МПа.
Медицински имплантати: Садржај нечистоћа мора бити строго контролисан. За сваки 1 ппм повећања нечистоћа, ризик од одбацивања се повећава за 10%.
Приликом припреме састојака, сунђерасту легуру титанијума и алуминијума{0}}ванадијума треба такође измерити са прецизношћу у милиграм- како би се избегле флуктуације у елементима у траговима које би могле да доведу до неконтролисане микроструктуре у каснијој фази.
2. Топљење: "Алхемизација" у вакууму
Титанијум ће "прогутати" кисеоник и азот на температурама изнад 1.500 степени и одмах ће постати крт. Због тога се процес топљења мора одвијати у пећи за вакуумско лучно претапање (ВАР) или пећи са хладним огњиштем електронским снопом (ЕБЦХМ).
• ВАР: Топљењем збијених електрода слој по слој попут "3Д штампања" могу се добити инготи чистоће преко 99,995%.
ЕБЦХМ: Коришћењем скенирања електронским снопом, инклузије велике-густине као што су волфрам и молибден могу да се директно испаре. Титанијумске шипке за ваздухопловство -класе морају се два пута претопити.
Након једног топљења потребно је узети узорке за спектрално поређење. Ако је сегрегација компоненти већа од 0,3%, цела пећ ће бити расходована.
3. Термомеханичка обрада: Ковање "дискуса" у тетиве и кости
Ингот титанијума се прво загрева до тачке фазног прелаза (око 995 степени), а затим се више пута наноси и извлачи у +две-фазном региону.
Само када је однос ковања већи или једнак 3:1, унутрашње микро-поре могу бити сабијене.
Деформацију сваког пролаза треба контролисати унутар 20% до 40%. Ако је пребрзо, то ће изазвати кидање; ако је сувише спор, зрна ће бити груба.
Након тога, вруће се-мота у гредице, са температурном грешком од ±5 степени. У супротном, разлика у перформансама између предњег и задњег дела исте шипке може да достигне 15%.
4. Топлотна обрада: „Фино-подешавање“ микроструктуре
Хомогенизирајуће жарење: 850 степени/2 х да би се елиминисала сегрегација композиције;
Третман раствором и старење: 940 степени гашење водом + 540 степен старења током 4 сата, омогућавајући да однос + фаза достигне 80:20, а јачина се може додатно повећати за 12%.
5. Површинска обрада: армирање титанијумских шипки
• Кисељење: Мешани раствор ХФ и ХНО₃ уклања каменац оксида, откривајући сребрно{0}}белу основу.
Сачмарење: челичне сачме од 0,3 мм утичу на површину брзином од 60 м/с, уносећи напон на притисак на нивоу од 200 МПа и повећавајући век трајања замора за 50%.
Електролитичко полирање: Медицински титанијумски штапови се подвргавају електролитичком полирању да би се постигла храпавост површине Ра мања или једнака 0,1 μм, смањујући приањање бактерија за 80%.
Анодна оксидација: Формира се оксидни филм од 2 μм, који не само да је отпоран на корозију-већ се може и бојати.
6. Откривање: Ризици екрана сведе се на „нулу“
• Хемијски састав: Сваки штап се прегледа спектрометром. Ако елементарно одступање прелази 0,01%, отпушта се.
Механичка својства: Случајно узимање узорака за испитивање затезања, ако је издужење при прекиду мање од 10%, цела серија ће бити враћена.
Испитивање без{0}}разарања:
- Ултразвучно тестирање (УТ): Откривене инклузије и дефекти унутар титанијумских шипки већих од Ф0,8 мм.
- Вртложна струја ЕТ: Откривање површинских пукотина дубине 0,05 мм;
Микроструктура: Испитајте величину зрна и дистрибуцију под металографским микроскопом.
Закључак
Производња титанијумских шипки је борба против „дефекта на нивоу микрона{0}}“. Од контроле нечистоћа на нивоу ппм до храпавости површине од 1 μм, сваки корак изазива физичка ограничења. У будућности, 3Д штампање и скоро{5}}мрежно-обликовање могу скратити процес, али тежња за „крајњим перформансама“ никада неће бити угрожена.
