Hver er ástæðan fyrir því að erfitt er að suða títan ál og ál?

Títan ál er létt, hástyrkt, tæringarþolið efni. Vegna framúrskarandi eiginleika þess er það mikið notað í geimferðum, lækningatækjum, efnaiðnaði og öðrum sviðum. Hins vegar er suðuárangur títan málmblöndur tiltölulega lélegur, aðallega af eftirfarandi ástæðum:
Myndun oxíðlags:Fast oxíðlag myndast auðveldlega á yfirborði títan álfelgur. Þetta oxíðlag eykur ekki aðeins erfiðleikana meðan á suðuferlinu stendur heldur dregur það einnig úr suðustyrknum. Fyrir suðu þarf venjulega nokkrar sérstakar formeðferðaraðferðir, svo sem súrsun eða vélræna fæging, til að fjarlægja oxíðlagið og þar með bæta suðuafköst.
Lág hitaleiðni:Hitaleiðni títan álfelgur er tiltölulega lág, sem leiðir til mikillar hitastigs nálægt suðu, sem getur auðveldlega valdið suðu aflögun og sprungum. Til þess að draga úr hitastiginu er oft nauðsynlegt að samþykkja ráðstafanir eins og að forhita og stjórna suðuhraða, sem eykur flókið suðuferlið.
Vetni næmi:Títan álfelgur er viðkvæmt fyrir vetni og gleypir auðveldlega vetni á meðan á suðuferlinu stendur, sem veldur vetnisbroti. Vetnisbrot getur valdið brothættu broti á soðnum samskeytum og því þarf að gera nokkrar ráðstafanir, eins og að stjórna vetnisinnihaldi í suðuumhverfinu, til að draga úr hættu á vetnisbroti.

Sértæk upplausn:Títan álfelgur er viðkvæmt fyrir sértækri upplausn með sumum málmþáttum við háan hita, myndar brothættan fasa, sem hefur áhrif á frammistöðu soðnu samskeyti. Þess vegna þarf að huga sérstaklega að því að forðast þessa sértæku upplausn við val á suðuefni og suðuferli.
Hátt bræðslumark:Tiltölulega hátt bræðslumark títan málmblöndur krefst hás hitastigs fyrir suðuferlið og eykur þar með orkunotkun og kröfur um suðubúnað.
Til að leysa þessi vandamál krefst suðu títan málmblöndur venjulega notkun sérhæfðra suðuferla, þar með talið óvirkt gas varið suðu, rafeindageislasuðu, leysisuðu og aðra háþróaða suðutækni. Að auki eru val á viðeigandi suðuefni, stjórna suðubreytum og notkun formeðferðaraðferða einnig mikilvæg leið til að bæta suðugæði títan málmblöndur.

Til að draga saman, ástæðurnar fyrir því að erfitt er að suða títan ál og ál eru sem hér segir:
1. Ál og títan hvarfast auðveldlega við súrefni
⑴ Ál hvarfast við súrefni til að mynda þétta og eldfasta Al2O3 (oxíðfilmu) með bræðslumark allt að 2050 gráður, sem hindrar samsetningu grunnefnanna tveggja og gerir suðuna viðkvæma fyrir innfellingum.
⑵Títan byrjar að oxast við 600 gráður. Því hærra sem hitastigið er, því alvarlegri verður oxunin, myndar TiO2 (títantvíoxíð), myndar brothætt millilag í suðunni, sem dregur úr mýkt og seigleika.
2. Ál og títan bregðast mismunandi við við mismunandi hitastig
⑴. Við 1460 gráður mynda ál og títan TiAl (títan álúmíð) efnasamband sem inniheldur 36,03% álmassahlutfall, sem eykur stökkleika málmsins.
⑵ Ál og títan mynda TiAl3 (títantríalúmíð) efnasamband sem inniheldur 60% til 64% álmassahlutfall við 1340 gráður.
⑶ Eftir að ál og títan eru brætt, þegar massahlutfall títan er 0,15%, myndast fast lausn af títan í áli.
3. Gagnkvæm leysni áls og títan er mjög lítil
⑴Við 665 gráður er leysni títans í áli 0,26%~0,28%. Þegar hitastigið lækkar minnkar leysni.
⑵Þegar hitastigið fer niður í 20 gráður lækkar leysni títans í áli í 0,07%, sem gerir það erfitt að sameina grunnefnin tvö.
Leysni áls í títan er takmarkaðri, sem gerir myndun suðu á milli grunnefnanna tveggja mjög erfiða.
4. Ál og títan hafa sterka vatnsupptöku við háan hita.
⑴Fljótandi ál getur leyst upp mikið magn af vetni, en það er næstum óleysanlegt í föstu formi. Þegar suðan storknar hefur vetnið ekki tíma til að sleppa út og mynda svitaholur.
⑵Vetni hefur mikla leysni í títan. Við lágt hitastig safnast vetni fyrir í svitaholunum sem dregur úr mýkt og hörku suðunnar og veldur auðveldlega brothættum sprungum.
5. Ál myndar brothætt efnasambönd með títan og öðrum óhreinindum
⑴. Oxíðið sem myndast af áli og súrefni eykur stökkleika málmsins og gerir suðu erfiða.
⑵Títan og köfnunarefni mynda títanítríð, sem dregur úr mýkt málmsins.
⑶Títan og kolefni mynda karbíð. Þegar massahlutfall kolefnis er meira en 0,28% mun suðuhæfni beggja grunnmálma versna verulega.
6. Ál og títan bregðast mismunandi við við mismunandi hitastig
⑴ Hitaleiðni ál og títan er mjög mismunandi. Ál (206,9W·m-2·K-1) er um það bil 16 sinnum stærra en títan (13,8W·m-2·K-1).
⑵Línulegir stækkunarstuðlar áls og títan eru mjög mismunandi og ál er um það bil 3 sinnum stærra en títan. Tilhneigingu til að sprunga undir þrýstingi.
7. Málmblöndur í áli og títan brenna og gufa upp
⑴Þegar ál eða álblöndu bráðnar byrja frumefni með lægri bræðslumark en það, eins og magnesíum, sink osfrv., að brenna eða gufa upp.
⑵ Þegar bræðslumark títan eða títan málmblöndu er náð (1677 gráður), brenna og gufa málmblöndur eins og ál meira upp, sem leiðir til ójafnrar efnasamsetningar suðunnar og minnkaðs styrks.