गर्म एक्सट्रूज़न प्रसंस्करण के दौरान टाइटेनियम मिश्र धातु की छड़ों के संरचनात्मक परिवर्तन

टाइटेनियम के यांत्रिक गुण, जिन्हें आमतौर पर यांत्रिक गुणों के रूप में जाना जाता है, शुद्धता से निकटता से संबंधित हैं। उच्च शुद्धता वाले टाइटेनियम में उत्कृष्ट मशीनिंग गुण होते हैं, जिसमें अच्छा बढ़ाव और क्षेत्र में कमी होती है, लेकिन इसकी ताकत कम होती है और यह संरचनात्मक सामग्री के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है। औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम में मध्यम मात्रा में अशुद्धियाँ होती हैं, इसमें उच्च शक्ति और लचीलापन होता है, और यह संरचनात्मक सामग्री बनाने के लिए उपयुक्त है।

टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु बिलेट्स की तापीय चालकता कम है, जिससे गर्म बाहर निकालना के दौरान सतह परत और आंतरिक परत के बीच भारी तापमान अंतर हो जाएगा। जब एक्सट्रूज़न बैरल का तापमान 400 डिग्री होता है, तो तापमान का अंतर 200 ~ 250 डिग्री तक पहुंच सकता है। इनहेलेशन मजबूती और बिलेट के क्रॉस सेक्शन में बड़े तापमान अंतर के संयुक्त प्रभाव के तहत, बिलेट की सतह और केंद्र पर धातु बहुत अलग ताकत गुण और प्लास्टिक गुण उत्पन्न करती है, जो एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के दौरान बहुत असमान विरूपण का कारण बनेगी। . एक्सट्रूडेड उत्पाद में एक बड़ा अतिरिक्त तन्य तनाव उत्पन्न होता है, जो एक्सट्रूडेड उत्पाद की सतह पर दरारें और दरारें का स्रोत बन जाता है। टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु उत्पादों की गर्म एक्सट्रूज़न प्रक्रिया एल्यूमीनियम मिश्र धातु, तांबा मिश्र धातु और यहां तक ​​कि स्टील की एक्सट्रूज़न प्रक्रिया से अधिक जटिल है। यह टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के विशेष भौतिक और रासायनिक गुणों द्वारा निर्धारित किया जाता है।

अब तक, टाइटेनियम छड़ों की एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के लिए स्नेहक आवश्यक रहे हैं। मुख्य कारण यह है कि टाइटेनियम 980 डिग्री और 1030 डिग्री के तापमान पर लौह-आधारित या निकल-आधारित मिश्र धातु मोल्ड सामग्री के साथ एक फ्यूज़िबल यूटेक्टिक बनाएगा, जिससे मोल्ड का मजबूत घिसाव होगा। जब ग्रेफाइट स्नेहक का उपयोग किया जाता है, तो उत्पाद की सतह पर गहरी अनुदैर्ध्य खरोंचें बन सकती हैं। यह टाइटेनियम रॉड और टाइटेनियम मिश्र धातु रॉड के सांचे से चिपकने का परिणाम है। जब ग्लास स्नेहक का उपयोग प्रोफाइल को बाहर निकालने के लिए किया जाता है, तो एक नए प्रकार का दोष उत्पन्न होता है जिसे "पॉकमार्क" कहा जाता है, यानी उत्पाद की सतह परत में दरारें। अनुसंधान से पता चलता है कि "पॉकमार्क" की उपस्थिति टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं की कम तापीय चालकता के कारण होती है, जिसके कारण बिलेट की सतह परत हिंसक रूप से ठंडी हो जाती है और प्लास्टिसिटी नाटकीय रूप से गिर जाती है।

टाइटेनियम मिश्र धातुओं को कम ताकत और उच्च प्लास्टिसिटी, मध्यम शक्ति और उच्च शक्ति में विभाजित किया जाता है, जो 200 (कम ताकत) से 1300 (उच्च शक्ति) एमपीए तक होती है, लेकिन आम तौर पर टाइटेनियम मिश्र धातुओं को उच्च शक्ति वाले मिश्र धातुओं के रूप में माना जा सकता है। वे एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से अधिक मजबूत हैं, जिन्हें मध्यम-शक्ति माना जाता है, और ताकत के मामले में कुछ प्रकार के स्टील को पूरी तरह से प्रतिस्थापित कर सकते हैं। 150 डिग्री से ऊपर के तापमान पर एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ताकत में तेजी से कमी की तुलना में, कुछ टाइटेनियम मिश्र धातुएं अभी भी 600 डिग्री पर अच्छी ताकत बनाए रख सकती हैं। घने धात्विक टाइटेनियम को विमानन उद्योग द्वारा इसके हल्के वजन, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तुलना में अधिक ताकत और उच्च तापमान पर एल्यूमीनियम की तुलना में अधिक ताकत बनाए रखने की क्षमता के कारण अत्यधिक महत्व दिया जाता है। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि टाइटेनियम का घनत्व स्टील का 57% है, इसकी विशिष्ट शक्ति (ताकत/वजन अनुपात या शक्ति/घनत्व अनुपात को विशिष्ट शक्ति कहा जाता है) उच्च है, और इसकी संक्षारण-रोधी, ऑक्सीकरण-रोधी और-रोधी है। थकान की क्षमता प्रबल होती है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के 3/4 का उपयोग एयरोस्पेस संरचनात्मक मिश्र धातुओं द्वारा दर्शाए गए संरचनात्मक सामग्रियों के रूप में किया जाता है, 1/4 का उपयोग मुख्य रूप से संक्षारण प्रतिरोधी मिश्र धातुओं के रूप में किया जाता है।

टाइटेनियम मिश्र धातु में उच्च शक्ति और कम घनत्व, अच्छे यांत्रिक गुण, अच्छी कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध होता है। इसके अलावा, टाइटेनियम मिश्र धातुओं में खराब प्रक्रिया प्रदर्शन होता है और उन्हें संसाधित करना मुश्किल होता है। थर्मल प्रसंस्करण के दौरान, वे हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और कार्बन जैसी अशुद्धियों को आसानी से अवशोषित कर लेते हैं। इसमें खराब पहनने का प्रतिरोध और जटिल उत्पादन प्रक्रिया भी है। टाइटेनियम का औद्योगिक उत्पादन 1948 में शुरू हुआ। विमानन उद्योग के विकास की जरूरतों के कारण टाइटेनियम उद्योग लगभग 8% की औसत वार्षिक वृद्धि दर से विकसित हुआ। वर्तमान में, लगभग 30 प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातु ग्रेड के साथ, दुनिया का टाइटेनियम मिश्र धातु प्रसंस्करण सामग्री का वार्षिक उत्पादन 40,33 टन से अधिक तक पहुंच गया है। सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली टाइटेनियम मिश्रधातुएँ हैं Ti{5}}Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) और औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम (TA1, TA2 और TA3).