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钛合金表面金属涂层技术分析

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛合金,钛设备,钛材 发布时间:2016-6-2 12:47:39
钛合金的表面处理,一般是指处理钛合金的表面反应层,因为表面反应层是影响钛铸件理化性能的主要因素,在钛铸件研磨抛光前,必须达到完全去除表面污染层,才能达到满意的抛光效果。通过喷砂后酸洗的方法可完全去除钛的表面反应层。1. 喷砂:钛铸件的喷砂处理一般选用白刚玉粗喷较好,喷砂的压力要比非贵金属者较小,一般控制在0.45Mpa以下。因为,喷射压力过大时, 砂粒冲击钛表面产生激烈火花,温度升高可与钛表面发生反应,形成二次污染,影响表面质量。时间为15~30秒,仅去除铸件表面的粘砂、表面烧结层和部分和氧化层即可。其余的表面反应层结构宜采用化学酸洗的方法快速去除。2. 酸洗:酸洗能够快速完全去除表面反应层,而表面不会产生其他元素的污染。HF—HCl系和HF—HNO3系酸洗液都可用于钛的酸洗,但 HF—HCl系酸洗液吸氢量较大,而HF—HNO3系酸洗液吸氢量小,可控制HNO3的浓度减少吸氢,并可对表面进行光亮处理,一般HF的浓度在3%~5 %左右,HNO3的浓度在15%~30%左右为宜。
 
多孔材料是一种新型的结构与功能材料,它可以在较轻的重量下有效地发挥其力学性能与结构性能。与实体材料相比,这些特殊的轻质材料具有优良的综合力学性能。钛及钛合金具有低密度、高比强度、较宽的工作温度范围、良好的耐腐蚀性和生物相容性等优异性能。多孔泡沫钛及钛合金融合了钛合金与多孔材料的特性,能够减轻材料的重量而不削弱其强度,同时保持高的韧性和耐腐蚀性。因此,泡沫钛及其合金在一些特殊领域具有重要的应用价值,特别是在生物医用行业,由于多孔钛兼有高生物相容性和优秀的机械性能,所以优势十分明显。相比整体多孔钛材,仅在表面进行多孔化处理的钛材具备更高的机械强度,可承受更大的生理负荷,因而在医学领域展现出更为广阔的应用前景。
 
英国近期开发了一种耐高温(主要成份为铝钛合金)的金属涂层技术,用于涂覆“伊丽莎白”号航母飞行甲板——号称能抗1500度的高温。而这么做的理由,是F-35B型战斗机在垂直降落时,尾喷管的燃气会对飞行甲板形成高温腐蚀效应。那么针对这个新闻,我们可以提出三个问题:首先,难道F-35B和航母建造时,就没有考虑到燃气的高温破坏问题?其次,为什么是用铝和钛的合金,真能挡住1500度的温度吗?最后,这一改造能提供多长时间的防护能力?
第一个问题的答案是,考虑过,但实际情况比设计时糟糕得多。对于F-35B型来说,垂直起降的动力系统上原本有两种选择;简单的方法,是参照雅克141的设计,在中机身前方设置1-2台简化结构(比如取消加力燃烧室、简化压气机级数)的涡轮喷气发动机,提供垂直方向上的升力。而复杂的方法,则是从主发动机中用复杂的传动机构,驱动风扇来吹出足够的升力。只从飞机本身的性能来说,雅克141的法子简单、省事且性能最高——升力发动机这种工作时间很短寿命要求不高的东西,推力可以调教的非常可怕。但是这个路线,实际上是用军舰设计制造的复杂化和对场地的适应灵活性为代价,来换取飞机本身的性能。因为升力发动机的燃气温度非常高,要承受雅克141这样的飞机起降,飞行甲板本身必须是耐热金属而且要采用水冷循环散热——实际上就是造一个特别大号的铺平的航母挡流板。F-35B上想绕开这个问题,采用了性能更低、制造更复杂费钱的升力风扇方案;但试飞结果证明,它没有完全解决喷流温度过高的问题,着舰甲板仍然要进行一定的强化。
第二个问题的答案,貌似能用得挺久的,据称寿命可以达到50年,航母服役终身不用再维护。据说是利用约10000℃的等离子体加热金属粉末,熔化后的金属形成液滴铺展开来并迅速固化,产生2.5毫米厚的涂层;敷设面积达到2000平方米,占飞行甲板总面积的10%左右。
第三个问题的答案是,-铝合金依靠高铝含量,可以在表面连续形成稳定的氧化铝保护膜,这是它赖以抵挡高温氧化(就是英国人吓得要死的航母甲板腐蚀问题的关键)和钛起火(再说一次,钛在高温下性质非常活跃,耐高温是钛合金的劣势而不是优势)的关键所在。至于抗1500度什么的,那是吹出来的;钛铝系高温钛合金的工作温度极限以550度为分水岭,能到600度的都是性能和价格都非常高的牌号了。再说了F-35B尾喷流哪里来那么高温度,就是雅克141的升力发动机也没有。
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