Der Herstellungsprozess von Titanlegierungsdraht ist durch folgende Schritte gekennzeichnet: Auswahl der Titanlegierung TC17 zur Walzung eines Scheibenelements mit einem Durchmesser von 12 mm; das 12-mm-Scheibenelement wird dreimal geschliffen; nach dem Schleifen und Erreichen eines Bearbeitungsgrades von 30 % erfolgt eine Wärmebehandlung, die in einem Elektroofen oder Vakuumofen zur Spannungsarmglühung durchgeführt wird; bei einem Drahtdurchmesser von ≥ 10 mm beträgt die Strecktemperatur 780 °C ± 20 °C; bei einem Drahtdurchmesser < 10 mm beträgt die Strecktemperatur 730 °C ± 20 °C; Nach der Wärmebehandlung wird der Draht wiederholt geglüht, gestreckt, geschliffen und erneut geglüht, bis er einen Durchmesser von ≥ 5,5 mm erreicht. Anschließend wird er einer Vakuumwärmebehandlung unterzogen. Vor dem Versand wird das Fertigprodukt erneut vakuumwärmebehandelt und, abhängig von der gewünschten Größe, mit einer konischen Rundform (0–5° Innen- und Außenwinkel) gezogen, um die Schmiermittel- und Oxidschicht von der Oberfläche zu entfernen. Anschließend wird der Draht zu einem blanken Draht mit einem Durchmesser von ≤ 5,0 mm gezogen und einer Endkontrolle unterzogen. Nach bestandener Prüfung wird das Fertigprodukt ausgeliefert. Diese Erfindung schließt die Lücke in Chinas Fähigkeit, TC17-Titanlegierungsdraht herzustellen.
Titanlegierung ist die nationale Standardbezeichnung in China; die entsprechende ausländische Marke ist Ti-17 in den USA. Die chemische Zusammensetzung ist: Al: 4,5–5,5, Sn: 1,6–2,4, Zr: 1,6–2,4, Mo: 3,5–4,5, Cr: 3,5–4,5, Rest Ti.
Die Titanlegierung zeichnet sich durch hohe Zug- und Kriechfestigkeit, gute Bruchzähigkeit und einen breiten Schmiedetemperaturbereich aus. Sie erfüllt die Anforderungen an schadentolerante Konstruktionen, hohe Struktureffizienz, hohe Zuverlässigkeit und niedrige Fertigungskosten. China begann im Rahmen des 7. Fünfjahresplans mit der Entwicklung der Titanlegierung TC17. Aktuell werden hauptsächlich Stangen, Schmiedestücke und Brammen hergestellt und in der Luft- und Raumfahrt, bei Triebwerkslüftern, Kompressorscheiben und anderen Bereichen eingesetzt. Mit der Weiterentwicklung der chinesischen Luft- und Raumfahrtindustrie und der Realisierung großer Flugzeugprojekte werden die Anwendungsmöglichkeiten zukünftig noch breiter sein.
Derzeit existiert in China jedoch kein entsprechender Produktionsstandard für TC17-Titanlegierungsdraht, und der Antragsteller hat im Ausland keine relevanten Materialien zum Herstellungsverfahren von TC17-Titanlegierungsdraht gefunden. Die bestehenden Herstellungsverfahren für Titan und Titanlegierungsdraht erfüllen die Anforderungen an Titanlegierungsdraht für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt nicht, da die fertigen Drähte häufig alkalisch und sauer gewaschen werden, um Oxidschichten und Schmierstoffe zu entfernen. Darüber hinaus weist der halbfertige TC17-Draht beim Strecken eine hohe Verformungskraft und Festigkeit auf und bricht oft bereits nach einmaligem Strecken. Daher existiert bisher kein ausgereiftes Herstellungsverfahren für TC17-Titanlegierungsdraht.
Herstellungsverfahren für TC17-Titanlegierungsdraht
(1) Walzen des Scheibenelements: Qualifizierte TC17-Titanlegierungs-Vierkantstangen mit Φ60 mm oder Φ55 mm Durchmesser werden ausgewählt und im β-Phasenbereich bei 930 °C ± 20 °C zu einem Scheibenelement mit einem Durchmesser von Φ12 mm gewalzt. Die Endwalztemperatur wird über 600 °C gehalten.
(2) Schleifen: Das Φ12-mm-Scheibenelement wird vor dem Ziehen einem ersten Schleifgang zur Beseitigung von Oberflächenfehlern unterzogen. Nach dem Ziehen auf Φ10 mm und dem Schälen erfolgt ein zweiter Schleifgang. Nach dem Schälen auf Φ6 mm wird ein dritter Schleifgang durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Oberfläche des fertigen Produkts frei von Löchern, Rissen oder Einschlüssen ist.
(3) Wärmebehandlung: Nach jedem Schleifgang und sobald der Gesamtbearbeitungsgrad 30 % erreicht hat, wird eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 780 °C ± 10 °C und 720 °C ± 10 °C durchgeführt. 10 °C, 2 Stunden Haltezeit, Luftkühlung und Spannungsarmglühen im Elektroofen oder Vakuumofen.
(4) Strecktemperatur: Bei einem Drahtdurchmesser ≥ Φ10 mm beträgt die Strecktemperatur 780 °C ± 20 °C; bei einem Drahtdurchmesser < Φ10 mm beträgt die Strecktemperatur 730 °C ± 20 °C.
(5) Streckung: Nach der Wärmebehandlung wird der Draht mit einer Bearbeitungsrate von 5–10 % pro Durchgang bearbeitet, wobei die Gesamtbearbeitungsrate 35 % nicht überschreitet. Er wird wiederholt geglüht, gestreckt, geschliffen und erneut geglüht, bis ein Durchmesser von Φ3,3 ± 0,1 mm erreicht ist. Die Strecktemperatur beträgt dabei 750 °C ± 10 °C. Das Drahtmaterial wird auf Φ3,15 mm gestreckt und einer Vakuumwärmebehandlung bei 750 °C ± 10 °C unterzogen. Beim Strecken ist darauf zu achten, dass die Oberfläche des Drahtmaterials nicht zerkratzt oder abblättert.
(6) Fertigprodukt: Nach der Vakuumwärmebehandlung des Φ3,15 mm Drahtmaterials wird die Schmiermittel- und Oxidschicht von der Oberfläche mit einer konischen Form mit abgerundeten Kanten und einem Innen- und Außenwinkel von 2° entfernt. Anschließend wird der Draht zu einem blanken Φ3,0 mm Draht gestreckt und einer Endproduktprüfung unterzogen. Die Verarbeitungstemperatur darf 720 °C ± 10 °C nicht überschreiten, um eine sekundäre Oxidation durch Überhitzung zu vermeiden.
(7) Endproduktprüfung: Entfernen Sie die Streckschrumpfungslöcher am Anfang und Ende des Drahtmaterials und prüfen Sie die Oberfläche wiederholt visuell auf Verunreinigungen, Risse, Löcher, Einschlüsse usw. Nach bestandener Sichtprüfung entnehmen Sie Proben und senden diese zur Analyse und zum Vergleich mit der ursprünglichen chemischen Zusammensetzung an ein Prüfinstitut. Dies dient als Grundlage für die Ausstellung eines Materialzertifikats für das auszuliefernde Endprodukt.
