Titan ərintilərinin emal çətinliklərində irəliləyişlər
Titan ekstraksiya texnologiyasının inkişafı ilə titan istehsalı davamlı olaraq artmaqdadır [4] və qiyməti davamlı olaraq azalmaqdadır. Bununla belə, titan ərintiləri insanların gündəlik həyatında hələ də nadir hallarda rast gəlinir və lüks və zövqlə sinonimdir. Bunun səbəbi, titan ərintilərinin əla xüsusiyyətlərinin onların emalı və istehsalında da çoxsaylı çətinliklər yaratmasıdır.
Titan ərintilərinin emal xüsusiyyətləri
Birincisi, titan ərintisinin istilik keçiriciliyi olduqca aşağıdır, təxminən 15W/(m·K), bu da 45 nömrəli poladın istilik keçiriciliyinin 1/5-dən 1/7-ə qədərdir və kəsmə temperaturu yüksəkdir. İkincisi, titan ərintilərinin elastiklik modulu azdır. Kəsmə zamanı geri çəkilmə sürtünmənin artmasına səbəb olur və alət titrəməsinə səbəb olur. Üçüncüsü, titan ərintiləri yüksək kimyəvi reaktivliyə malikdir və səthi bərkimiş təbəqə kəsici alətlərə zərbə yükü gətirir. Bu arada, yüksək aktivlik yüksək temperaturda alət materialları ilə yapışmaya, diffuziyaya və kimyəvi reaksiyalara meyllidir.
Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, bu problemlərin üst-üstə düşməsi qarşılıqlı gücləndirici bir sistem əmələ gətirir ki, bu da emal çətinliyini kəskin şəkildə artırır və alətlərin aşınmasını sürətləndirir [5].
Şəkil 1 Titan ərintilərinin xüsusiyyətləri və emalın təsirləri. Yüksək temperatur və yüksək təzyiq altında kəsmə sahəsində yapışma - diffuziya - mikrostrukturun zəifləməsi - yayılma aşınma dövrü baş verəcək [5]
Mövcud həllər
Titan ərintisinin kəsilməsi problemini həll etmək üçün ilk addım titan ərintilərinin kəsmə yapışması fenomenini həll etməkdir. Bu öz-özünə yağlanan TiB2 örtüyünün çoxsaylı tədqiqatlarla ən yaxşı həll yolu olduğu sübut edilmişdir [6]. Lakin, HIPIMS TiB2 örtüklərini kobud emal üçün hazırlayarkən, qeyri-kafi yapışma qüvvəsi və keramika filmlərinin qeyri-kafi möhkəmliyi kimi çatışmazlıqlar həll edilə bilməz və bu da kəsmə performansının əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına səbəb olur.
Şübhəsiz ki, Arc texnologiyası örtük üçün yüksək yapışma və yüksək möhkəmlik təmin edə bilər. Lakin, tək bir qövs örtüyü incə emalın yüksək temperatur və yüksək təzyiqli iş şəraitində TiB2 kimi yağlama xüsusiyyətlərini təmin edə bilməz [7].
Arc+HiPiMS olduqda sürprizlər ortaya çıxacaq
Şəkil 2-də (A) göstərildiyi kimi, Huasheng-in öz-özünə inkişaf etdirdiyi HA800 kompozit örtük texnologiyası platforması HiPiMS və Arc örtük texnologiyalarını bir yerə birləşdirir və örtük proseslərinin tədqiqat və inkişaf sahəsini xeyli genişləndirir.
Titan ərintisinin kəsilməsinin xüsusi tələblərinə cavab olaraq, Huasheng HSR116 örtüyünü hazırlamışdır. Əvvəlcə Arc texnologiyası vasitəsilə yüksək yapışma və yüksək möhkəmliyə malik kompozit filmlər hazırlanmışdır. Daha sonra HiPiMS texnologiyasından istifadə edərək səth təbəqəsinə yüksək sərtliyə və öz-özünə yağlanan TiB2 keramika örtüyü örtülmüşdür.
Şəkil 3-də (B) göstərildiyi kimi, HiPiMS tərəfindən hazırlanmış TiB2 örtüyü Arc tərəfindən hazırlanmış TiAlXN örtüyünə sıx bağlıdır. Nəticədə, sərt ərinti substratı -Arc örtüyü -TiB2 keramika təbəqəsi yüksək yapışma qüvvəsi, sərtlik qradiyenti və yüksək möhkəmliyə malik ayrılmaz bir alət əmələ gətirmişdir [8].
Şəkil 2 (A) HA800 kompozit örtük platforması; (B) HA800-ün daxili strukturunun sxematik diaqramı və HIPIMS-in SEM təsviri və HSR116 örtüyünün Arc ikiqatlı strukturu
TC4-ün faktiki kəsmə sınağında HSR116 örtüklü alət əla çox yönlülük və aşınmaya davamlılıq nümayiş etdirdi. İncə emalda, təmiz maqnit nəzarətli TiB2 örtüyü ilə eyni xidmət müddətinə nail olur və TiAlN örtüyündən daha uzundur.
Kobud emalda hər iki örtük aşkar üstünlüklərə malikdir. Xüsusi kəsmə məlumatları Şəkil 3-də göstərilib:
Şəkil 3-də Huasheng HSR116 örtüyünün, bazardan alınmış TiAlN örtüyünün və bazardan alınmış TiB2 örtüyünün yan frezeleme və kobud emalının kəsmə ömrü məlumatları göstərilir.
HSR116 örtüyü və TiAlN örtüyünün yan frezeleme işlərini xüsusi olaraq təhlil edin. Şəkil 4-dəki (C, D) müqayisədən göründüyü kimi, TiAlN örtüyü ciddi şəkildə yapışır və qırıntıların təsiri nəticəsində substratın böyük bir hissəsi açıq qalır. HSR116 örtüyünün səthi kəsildikdən sonra təmiz və yapışmadan azad qalır, yalnız kəsici kənarında aşınma olur ki, bu da onun yapışmaya və aşınmaya qarşı xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir.
Şəkil 4 (A) HSR116 və TiAlN örtüklü alətlərin yan frezeleme işlərinin məlumat cədvəli
(B) Yan frezeleme işlənməsi şərtləri
(C) TiALN ilə örtülmüş alət dırmıq üzü \ n
(D) HSR116 örtüklü alət dırmıq üzü
Aydındır ki, bu cür örtüklü kəsici alətlər qaçılmaz olaraq titan ərintilərinin emal xərclərini xeyli azaldacaq və bu gələcək metalın insanların gündəlik həyatına həqiqətən daxil olmasına imkan verəcək. Qoy titan ərintili mobil telefonlar, titan ərintili velosipedlər və hətta titan ərintili avtomobillər artıq bahalı və dəbdəbəli məhsullar və ya elmi fantastika konsepsiyaları olmasın.