Technologie de forgeage de l'alliage de titane

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Technologie de forgeage de l'alliage de titane

Alliage de titane a d'excellentes caractéristiques telles qu'une résistance élevée, une bonne résistance à la corrosion, des performances de soudage non magnétiques et une série d'autres avantages tels que la supraconductivité, le stockage d'hydrogène et la mémoire. Par conséquent, les alliages de titane sont largement utilisés dans certains domaines de pointe tels que l'aérospatiale, l'industrie militaire, le développement maritime et la pétrochimie. Dans l'application de divers produits en alliage de titane, les pièces forgées sont principalement utilisées dans les disques de compresseur de turbine à gaz et les os artificiels médicaux qui nécessitent une résistance, une ténacité et une fiabilité élevées. Ainsi, non seulement une précision dimensionnelle élevée est requise pour les pièces forgées, mais également des matériaux présentant d'excellentes caractéristiques et une stabilité élevée sont requis. Dans cet article, nous examinerons la technologie de forgeage de l'alliage de titane .

Technologie de forge de l'alliage de titane

Avant d'aller plus loin, examinons quelques applications des pièces forgées en alliage de titane.

Applications de pièces forgées en alliage de titane

1. Domaine aérospatial

50 % des matériaux en titane dans le monde sont utilisés dans le domaine aérospatial. 30% du corps des avions militaires utilise un alliage de titane, et la quantité de titane dans les avions civils augmente progressivement. Selon les rapports, le Boeing 787 utilise plus de 15% de titane. L'alliage de titane utilisé pour le corps est représenté par Ti-6Al-4V alliage, qui a la plus haute sécurité. Dans le domaine aérospatial, les pièces forgées en alliage de titane sont utilisées dans les réservoirs de carburant des moteurs de propulsion de fusée et de satellite, les aubes des turbopompes à carburant liquide et la section d'admission des pompes d'aspiration.

2. Aubes de turbine pour la production d'électricité

L'augmentation de la longueur des aubes de la turbine à vapeur pour la production d'électricité thermique est une mesure efficace pour améliorer l'efficacité de la production d'électricité, mais l'allongement des aubes augmentera la charge sur le rotor. L'utilisation de pièces forgées en alliage de titane comme lames peut réduire la charge, et l'utilisation de Ti-6Al-4V de 1 m de long des aubes en alliage à l'extrémité d'une turbine à vapeur rotative à grande vitesse a été mise en pratique en 1991.

La technologie de forgeage de l'alliage de titane

Dans le traitement thermique des alliages de titane, la température de chauffage est très importante. Lorsque la température est plus basse, la résistance à la déformation est plus grande et des défauts tels que des fissures sont susceptibles de se produire. Dans le même temps, il existe également une grande dépendance vis-à-vis de la vitesse de déformation pendant le processus de travail à chaud. Pendant le traitement de matrice à chaud de précision en alliage de titane, la température de la matrice de forgeage est chauffée à l'équivalent ou au-dessus de celle du forgeage, ce qui peut empêcher la chute de température du forgeage pendant le forgeage.

1. Technologie de forgeage des pièces de disque de moteur

Les pièces de disque pour moteurs d'avion nécessitent une résistance élevée à la fatigue et à la rupture, et Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo les pièces de placage en alliage sont utilisées dans la région de température moyenne de 700K. La méthode de traitement traditionnelle est le forgeage dans la zone α-β, et sa structure est une phase , des grains équiaxes et une structure biphasée en forme d'aiguille fine, et la valeur de ténacité à la rupture est faible. Pour améliorer ce point, une méthode de forgeage bêta avec chauffage dans la zone bêta a été développée.

La méthode de forgeage β chauffe le forgeage au-dessus de la température de transition de phase β, ce qui produira une recristallisation, de sorte que la température de forgeage et la déformation de traitement ont une grande influence sur les propriétés du matériau, et il n'est pas autorisé à réchauffer pendant le forgeage pour arrêter la déformation.

Par conséquent, la température de forgeage et la quantité de déformation doivent être strictement contrôlées lors du forgeage β. Pour l'alliage Ti-6Al-2Sn-4Zr-Mo, la température de traitement est comprise entre 1073 et 1323K et la déformation de traitement doit être suffisante, la structure de forgeage est entièrement en forme d'aiguille et la valeur de ténacité à la rupture est améliorée.

2. Technologie de forgeage d'aubes de turbine

Les aubes de turbine sont très minces et la température chute rapidement pendant le processus de forgeage, le moule doit donc être conçu avec précision. Actuellement, un procédé est en cours de développement pour utiliser efficacement l'énergie de soufflage vers le haut et vers le bas pour façonner la surface de la pale. Le forgeage plan est effectué en premier, puis le formage par pliage et enfin le formage par forgeage de précision.

3. Technologie de fabrication de bagues

Les coques de ventilateur de moteur et les coques de compresseur utilisent toutes le processus de laminage de l'alliage Ti-6Al-4V. Pour les produits en alliage de titane avec des coûts de matériaux relativement élevés, la réduction de la quantité de matériau entrant est très efficace pour réduire les coûts. Généralement, la technologie de forme proche du filet est utilisée. Avec cette technologie, la quantité de matière sera réduite de plus de 55%. Lors du traitement d'anneaux épais, afin d'éviter les fissures, il est nécessaire de donner autant de pression que possible et une attention particulière doit être portée au contrôle de la structure et à la chute de température de l'anneau pendant le traitement.

En bref, la production de pièces forgées en alliage de titane nécessite une température de traitement appropriée et une déformation appropriée pour obtenir des pièces forgées de haute qualité. Pour cette raison, dans le processus de fabrication des pièces forgées en titane, il est nécessaire de faire pleinement jouer les caractéristiques des alliages de titane. Afin d'obtenir des pièces forgées de haute qualité, la température de forge et la déformation plastique doivent être correctement contrôlées pendant la production.

Conclusion 

Merci d'avoir lu notre article et nous espérons qu'il pourra vous aider à mieux comprendre la technologie de forgeage de l'alliage de titane . Si vous souhaitez en savoir plus sur le titane et les alliages de titane, nous vous conseillons de visiter Métaux réfractaires avancés (ARM) pour plus d'informations.

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