Grau mèdicGr5 ELI (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56401)Les barres i plaques de titani requereixen processos de producció i proves estrictes per complir amb estàndards comASTM F136(per a implants quirúrgics) i ISO 5832-3. A continuació es mostra un desglossament detallat dels passos de producció, l'equip necessari, les etapes de prova i l'equip corresponent.
Processos de producció i equips corresponents
1.1Preparació de matèries primeres (fosa de matèries primeres i lingots)
Objectiu del procés: produir una puresa-altaAliatge Ti-6Al-4V ELIlingots amb elements intersticials (ELI) molt baixos (O Inferior o igual a 0,13%, C Inferior o igual a 0,08%, N Inferior o igual a 0,05%, H Inferior o igual a 0,0125%).
Passos clau:
Dosificació: barreja de titani esponja (Major o igual al 99,7% de puresa), lingots d'alumini (més o igual al 99,95% de puresa) i aliatge de vanadi (aliatge principal V-Ti) perTi-6Al-4V ELIrelació de composició.
Refusió de l'arc al buit (VAR): Foneu el lot 2-3 vegades al buit per eliminar les impureses (per exemple, gasos, inclusions) i assegurar una composició uniforme.
Equipament necessari:
Forn de fusió d'arc al buit (forn VAR): amb un grau de buit inferior o igual a 1 × 10⁻³ Pa, precisió de control de temperatura ± 5 graus, per aconseguir una fusió d'alta -puresa.
Mesclador d'ingredients: per a una proporció precisa d'aliatges d'esponja Ti, Al i V (error inferior o igual a ±0,1%).
Matriu de lingot: matriu de grafit o coure resistent a la calor-, personalitzada per a la mida del lingot (p. ex., Φ300-800 mm, longitud 1000-3000 mm).
1.2Treball en calent (format de barres i plaques)
1.2.1Forja (de lingot a productes semi-acabats)
Objectiu del procés: Trencar els grans de lingot, millorar la densitat del material (densitat relativa superior o igual al 99,5%) i formar formes inicials (billets per a barres/plaques).
Passos clau:
Escalfament del lingot: escalfeu els lingots a 950-1050 graus (+ regió de fase deTi-6Al-4V ELI) i mantenir durant 2-4 hores per a una temperatura uniforme.
Forja en calent: utilitzeu la forja a premsa per donar forma als lingotsBillets de barra (Φ50-200mm)opalanxes de plaques (gruix 20-100 mm, amplada 300-1000 mm).
Equipament necessari:
Forn de calefacció de resistència elèctrica: amb un rang de control de temperatura de 800-1200 graus, adequat per a la calefacció de lingots grans.
Premsa de forja hidràulica: 1000-5000 tones, amb control de posició de precisió (error inferior o igual a ± 0,5 mm) per a una forja uniforme.
Matrius de forja: matrius d'acer H13 tractades tèrmicament-, amb sistemes de refrigeració per evitar el desgast de la matriu.
1.2.2 Enrotllament (productes semi-acabats fins a barres/plaques finals)
Objectiu del procés: refinar els grans, controlar les dimensions finals (per exemple, tolerància al diàmetre de la barra ± 0,1 mm, tolerància al gruix de la placa ± 0,05 mm) i millorar la qualitat de la superfície.
Passos clau per als bars:
Laminació en calent: barres de rodatge a 850-950 graus per reduir el diàmetre-pas a pas (p. ex., Φ100mm → Φ50mm).
Dibuix en fred (opcional): per a barres d'alta-precisió (p. ex., Φ10-30 mm), feu el dibuix en fred a temperatura ambient per millorar la precisió dimensional.
Passos clau per a les plaques:
Laminació en calent: enrotlla les palanques a 850-950 graus per reduir el gruix (per exemple, 50 mm → 10 mm) i ampliar l'amplada.
Laminació en fred (opcional): per a plaques primes (gruix inferior o igual a 5 mm), rotllo en fred per aconseguir una rugositat superficial inferior o igual a 0,8 μm.
Equipament necessari:
Laminadora en calent:
Per a barres: laminadora contínua multi-estand (3-5 suports), amb un diàmetre de rotlle de 200-500 mm.
Per a plaques: laminadora reversible de quatre-altes, amb un diàmetre del rotlle de treball de 150-300 mm i una amplada de 1000-2000 mm.
Màquina d'estirament en fred (per a barres): amb força d'estirament 50-200 kN, equipada amb sistema de lubricació de matrius.
Laminadora en fred (per a plaques): molino de dos-altes o quatre-altes, amb control de precisió de l'espai entre rotlles (±0,01 mm).
1.3 Tractament tèrmic (optimització de rendiment)
Objectiu del procés: ajustar les propietats mecàniques (resistència a la tracció superior o igual a 860MPa, límit elàstic superior o igual a 795 MPa, allargament superior o igual al 10%) i eliminar la tensió interna.
Passos clau:
Recuit: escalfeu les barres/plaques a 700-750 graus, mantingueu-les durant 1-2 hores, després refredeu-les a l'aire (per alleujar l'estrès) o al forn (per a propietats més suaus).
Tractament de la solució + envelliment (opcional): per a aplicacions d'alta -concentració, escalfeu a 920-950 graus (solució), apagueu l'aigua i, a continuació, envelleixeu a 500-550 graus durant 4-8 hores.
Equipament necessari:
Forn de tractament tèrmic al buit: amb un grau de buit inferior o igual a 5 × 10⁻³ Pa, per evitar l'oxidació (Ti mèdic no requereix escala d'òxid superficial).
Controlador de temperatura: amb control PID, precisió ± 2 graus, per garantir un tractament tèrmic uniforme.
Tanc d'extinció: per a l'extinció d'aigua (tractament amb solució), amb control de temperatura (20-30 graus) per evitar la deformació del material.
1.4Tractament de superfícies (higiene i biocompatibilitat)
Objectiu del procés: eliminar defectes superficials (per exemple, escala, rascades), millorar la resistència a la corrosió i complir amb les normes d'higiene mèdica.
Passos clau:
Decapat: submergir en àcid mixt (HNO₃ + HF) per eliminar les incrustacions d'òxid i les impureses superficials (temps de decapat 5-15 minuts).
Passivació: Tractar amb àcid nítric (concentració del 20-30%) per formar una pel·lícula densa de TiO₂ (gruix 5-10 nm) per a la resistència a la corrosió.
Polit (opcional): per als productes de grau-implant, feu un polit mecànic (Ra inferior o igual a 0,2 μm) o un polit electroquímic.
Equipament necessari:
Dipòsit de decapat: dipòsit de PP o titani resistent{0}}àcids, amb sistema de ventilació per eliminar els fums àcids.
Dipòsit de passivació: mateix material que el dipòsit de decapat, amb control de temperatura (25-40 graus).
Màquina de polir:
Mecànica: Esmoladora de cinta (per a barres) o polidora de plaques, amb cintes abrasives (gra 800-1200).
Electroquímic: Equip de poliment d'elèctrodes de titani, amb control de tensió (10-30V).
Descripció dels productes
2. Processos de prova i equips corresponents
2.1Assajos de composició química
Objectiu de la prova: verificar el compliment de la composició Gr5 ELI (Al:5,5-6,75%, V:3,5-4,5%, elements intersticials inferiors o iguals als límits) i detectar impureses nocives (p. ex., Fe inferior o igual al 0,25%).
Mètodes i equips de prova:
Espectrometria d'emissió òptica (OES):
Equip: Espectròmetre OES (per exemple, Bruker Q4 TASMAN), prova 20+ elements en 1-2 minuts, precisió ±0,01%.
Fusió de gas inert (IGF):
Equips: Analitzador IGF (p. ex., LECO TC600), mesura el contingut d'O, N, H (límit de detecció 0,1 ppm).
Analitzador de carboni/sofre:
Equips: Analitzador CS (p. ex., LECO CS844), proves de contingut en C (límit de detecció 0,001%).
2.2 Assajos de propietats mecàniques
Objectiu de la prova: Assegureu-vos que la resistència a la tracció, la resistència a la fluència, l'allargament i la duresa compleixin els requisits ASTM F136.
Mètodes i equips de prova:
Prova de tracció:
Equip: màquina d'assaig universal (p. ex., Instron 5982), amb capacitat de càrrega 100-500kN, mesura la corba de tensió-deformació i calcula la resistència a la tracció/el rendiment, l'allargament.
Mostra: exemplars-en forma de mancuerna (estàndard ASTM E8).
Prova de duresa:
Equip: Provador de duresa Vickers (p. ex., Wilson VH1102), prova la duresa HV (càrrega 10 kgf, temps d'estada 10 s), requisit HV 280-340.
Prova d'impacte (opcional):
Equip: Tester d'impacte Charpy (p. ex., Instron CEAST 9050), mesura la resistència a l'impacte (més o igual a 10 J/cm² a temperatura ambient).
2.3 Assajos de microestructura
Objectiu de la prova: Comprovar la mida del gra (menor o igual a 50 μm), la distribució de fases (uniforme + fase) i l'absència de defectes (per exemple, inclusions, esquerdes).
Mètodes i equips de prova:
Preparació metal·logràfica:
Equips: Rectificadora (per a la mòlta de mostres), Polidora (amb pasta de diamant, 1-0,25μm), Tanc de gravat (gravant: reactiu de Kroll - 1-3% HF + 2-6% HNO₃+ H₂O).
Observació de la microestructura:
Equipament: microscopi òptic (p. ex., Olympus BX53M), amb augment de 100-1000×; Microscopi electrònic d'escaneig (SEM, per exemple, Zeiss Sigma 300) per a observació d'alta resolució (opcional).
2.4Assaigs dimensionals i de qualitat superficial
Objectiu de la prova: Assegureu-vos que les dimensions compleixin els requisits de tolerància i que la superfície estigui lliure de defectes (per exemple, rascades, forats).
Mètodes i equips de prova:
Mesura dimensional:
Per a barres: pinça digital (precisió ± 0,01 mm) per al diàmetre; Indicador de diàmetre làser (per exemple, Keyence LS-9000) per a mesura contínua (velocitat 1000 vegades/segon).
Per a plaques: indicador de gruix (p. ex., Mitutoyo ID-C112) per al gruix; Màquina de mesura de coordenades (CMM, per exemple, Hexagon Global S) per a una precisió dimensional 3D (error inferior o igual a ±0,005 mm).
Prova de rugositat superficial:
Equips: Provador de rugositat superficial (per exemple, Mitutoyo SJ-210), mesura els valors de Ra, Rz (rang de detecció 0,001-20μm).
Inspecció visual:
Equip: càmera o microscopi d'alta definició-, comprova si hi ha defectes superficials (s'accepta una mida del defecte inferior o igual a 0,1 mm).
2.5 Proves de resistència a la corrosió (crítiques per a ús mèdic)
Objectiu de la prova: verificar la resistència a la corrosió dels fluids corporals (simular en un entorn-vivo).
Mètodes i equips de prova:
Prova de polarització potencial dinàmica:
Equips: estació de treball electroquímica (per exemple, Gamry Reference 600), proves en fluid corporal simulat (solució SBF, 37 graus), mesura la densitat de corrent de corrosió (menys o igual a 1×10⁻⁶ A/cm²).
Prova d'esprai de sal neutre (NSS):
Equip: Cambra de polvorització de sal (p. ex., Q-FOG CRH), ruixa solució de NaCl al 5% (35 graus), no requereix corrosió durant Més de 200 hores o igual.
2.6Proves no-destructives (NDT, per a defectes interns)
Objectiu de la prova: detectar esquerdes internes, inclusions o porus (no es permeten defectes superiors o iguals a 0,5 mm).
Mètodes i equips de prova:
Prova d'ultrasons (UT):
Equipament: Detector de defectes per ultrasons (per exemple, Olympus EPOCH 650), amb freqüència de sonda 2-5MHz, prova defectes interns (límit de detecció 0,1 mm).
Prova radiogràfica (RT, opcional per a productes gruixuts):
Equip: màquina de radiografia de raigs X-(p. ex., YXLON Cheetah EVO), detecta inclusions internes (sensibilitat superior o igual al 2% del gruix).
Prova de partícules magnètiques (MPT, per a esquerdes superficials):
Equip: provador de partícules magnètiques (per exemple, Eriez 6200), detecta esquerdes superficials (longitud superior o igual a 0,2 mm) en peces ferromagnètiques (rar per a Ti, però s'utilitza si se sospita contaminació per ferro).
Mònica
Posició:Gerent
WhatsApp:+86 182 9270 2722
Correu electrònic{0}:Cr-Re@titanmsgp.com
