Медно титановый сплав завод

Когда слышишь 'медно-титановый сплав завод', многие представляют себе стандартный металлургический цех с плавильными печами. Но на практике всё сложнее - особенно с такими капризными материалами. В ООО 'Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии' мы прошли через серию проб и ошибок, прежде чем выработали устойчивую технологию.

Технологические нюансы легирования

Основная сложность - разница в температурах плавления компонентов. Медь плавится при 1085°C, а титан требует почти 1670°C. При прямом совместном плавлении либо медь выгорает, либо титан не успевает раствориться. Мы перепробовали три метода: механическое легирование в шаровых мельницах, плазменное напыление и вакуумно-дуговой переплав.

Механическое легирование давало неравномерную структуру - после 20 часов обработки всё равно оставались зоны с преимущественным содержанием одного из металлов. Плазменное напыление показало себя лучше, но слишком дорогим для серийного производства.

Остановились на вакуумно-дуговом переплаве с предварительным получением гранулированного титана. Даже здесь пришлось модифицировать технологию - добавляли легирующие элементы для улучшения смачиваемости. Медно титановый сплав получался стабильным только при строгом контроле скорости охлаждения.

Проблемы контроля качества

Дефекты выявлялись уже на этапе прокатки. Трещины по краям ленты - классическая проблема. Сначала думали на температурный режим, но оказалось - виноваты примеси кислорода. Даже 0.01% кислорода в шихте приводил к браку.

Ввели дополнительную стадию вакуумной обработки расплава. Но это увеличило себестоимость на 15%. Пришлось оптимизировать весь цикл - сейчас используем двухстадийный вакуум с промежуточным рафинированием.

Микротрещины выявляли ультразвуком, но стандартные дефектоскопы не всегда справлялись. Разработали собственную методику с использованием томографии. Это дало возможность отслеживать распределение фаз в реальном времени.

Оборудование и модернизации

Наш завод начинал с чешских печей КПЦ-6, но они не обеспечивали нужный вакуум. Перешли на немецкие установки ALD Vacuum Technologies - дорого, но окупилось за счёт снижения брака.

Самая сложная доработка - система водяного охлаждения кристаллизаторов. Стандартные схемы не подходили из-за разной теплопроводности меди и титана. Пришлось создавать зональное охлаждение с отдельными контурами.

Прокатный стан тоже требовал доработок - обычные валки не выдерживали давления при прокатке сплавов с высоким содержанием титана. Установили валки из карбида вольфрама с принудительным охлаждением. Срок службы увеличился втрое.

Применение и специфические требования заказчиков

60% нашей продукции идёт в электротехнику - шины, контакты, теплоотводы. Здесь важна электропроводность не менее 85% IACS при прочности выше 580 МПа. Достигаем этого оптимальным соотношением CuTi2-CuTi3.

Для аэрокосмической отрасли требования жёстче - нужна стойкость к циклическим нагрузкам. Здесь используем легирование скандием, хотя это удорожает производство на 40%. Но альтернатив нет - обычные медно титановый композиции не выдерживают вибрационных испытаний.

Интересный случай был с медицинским заказом - требовался сплав для хирургических инструментов. Нужна была не только прочность, но и магнитная нейтральность. Пришлось полностью исключить железо из шихты, что осложнило процесс рафинирования.

Перспективы и текущие разработки

Сейчас экспериментируем с наноструктурированными композициями. Пробуем вводить наночастицы оксидов для упрочнения границ зёрен. Первые результаты обнадёживают - прочность выросла на 15% без потери электропроводности.

Ещё одно направление - создание градиентных материалов. Верхний слой с высоким содержанием меди для электропроводности, сердцевина - с титаном для прочности. Технология сложная, но уже есть прототипы для силовой электроники.

На сайте https://www.lianxin-metal.ru мы постепенно выкладываем технические отчёты по этим разработкам. Хотя полные данные, конечно, остаются внутри компании - конкуренция в сегменте медно титановый сплав серьёзная.

Экономические аспекты производства

Себестоимость сильно зависит от цен на титановую губку. В прошлом году скачок цен на 30% заставил пересмотреть поставщиков. Перешли на казахстанское сырьё - качество стабильнее, чем китайское.

Энергоёмкость процесса - отдельная головная боль. Плавление титана требует огромных затрат электроэнергии. Установили рекуператоры - экономия 12%, но всё равно доля энергии в себестоимости превышает 40%.

Брак сейчас держится на уровне 3.5% - для таких сплавов это приемлемый показатель. Хотим снизить до 2.8% к концу года - для этого модернизируем систему контроля на выходе прокатного стана.

Взаимодействие со смежными производствами

Тесно работаем с цехом обработки - сплав плохо поддаётся механической обработке из-за вязкости. Пришлось разрабатывать специальные режимы резания с подачей охлаждающей эмульсии под высоким давлением.

С покрытиями тоже не всё просто - адгезия стандартных гальванических покрытий низкая. Используем ионно-плазменное напыление с предварительной активацией поверхности. Для ответственных деталей - лазерное легирование поверхности.

В кооперации с другими подразделениями ООО 'Сучжоу Ляньсинь' отрабатываем технологии совместной переработки с бериллиевой бронзой - интересные получаются комбинированные материалы. Но это уже тема для отдельного разговора.