पारंपरिक यांत्रिक प्रसंस्करण, मिश्रित ऊर्जा क्षेत्र प्रसंस्करण, फोर्जिंग प्रसंस्करण और एडिटिव विनिर्माण के पहलुओं से टाइटेनियम मैट्रिक्स कंपोजिट (टीआईएमएमसी) की प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी की अनुसंधान स्थिति और प्रगति की समीक्षा की गई। विभिन्न प्रसंस्करण तकनीकों द्वारा संसाधित TiMMCs की विशेषताएं। वर्तमान अनुसंधान में मुख्य समस्याओं को ध्यान में रखते हुए, भविष्य में TiMMCs प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के विकास की प्रवृत्ति की संभावना है।
चित्र
शोधकर्ता स्तर के वरिष्ठ इंजीनियर वांग गुआंगपिंग
01
प्रस्तावना
टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से एयरोस्पेस, पेट्रोकेमिकल, समुद्री और चिकित्सा क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, क्योंकि उनके उत्कृष्ट गुण जैसे उच्च विशिष्ट शक्ति, उत्कृष्ट रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध और अच्छी जैव-अनुकूलता [1-4] हैं। हालाँकि, यंग का मापांक, पहनने का प्रतिरोध और टाइटेनियम मिश्र धातुओं का ताप प्रतिरोध स्टील और निकल-आधारित मिश्र धातुओं की तुलना में कम है, जो ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस क्षेत्रों में उनके आगे के अनुप्रयोगों को सीमित करता है [5-8]। टाइटेनियम मैट्रिक्स कंपोजिट (TiMMCs) का उद्भव उपरोक्त समस्याओं को दूर करने के लिए एक नया विकल्प प्रदान करता है। TiMMCs एक मिश्रित सामग्री है जो मैट्रिक्स के रूप में टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं और प्रबलिंग चरण के रूप में सिरेमिक (कण, मूंछें, छोटे फाइबर और निरंतर लंबे फाइबर) से बना है (चित्र 1 देखें)।
चित्र
ए) सतत लंबे फाइबर प्रबलित टाइटेनियम मैट्रिक्स कंपोजिट
चित्र
बी) कण-प्रबलित टाइटेनियम-आधारित कंपोजिट सी) व्हिस्कर/लघु फाइबर-प्रबलित टाइटेनियम-आधारित कंपोजिट
चित्र 1 विभिन्न प्रकार के सुदृढीकरण चरणों के साथ TiMMCs का योजनाबद्ध आरेख
मैट्रिक्स के उत्कृष्ट गुणों को बनाए रखते हुए, TiMMCs व्यापक गुण भी प्राप्त कर सकते हैं जिन्हें फाइबर और मैट्रिक्स के गुणों की पूरकता और सहसंबंध के माध्यम से एकल सुदृढीकरण चरण या मैट्रिक्स द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, HUO एट अल द्वारा तैयार (TiC प्लस Ti5Si3)/Ti कंपोजिट की उपज शक्ति। [9] 829 एमपीए जितना ऊंचा है, जो शुद्ध टाइटेनियम की तुलना में 178 प्रतिशत अधिक है, जबकि 8.1 प्रतिशत का उच्च बढ़ाव बनाए रखता है, और उच्च शक्ति और मध्यम प्लास्टिसिटी रखता है। लेमिनेटेड TiC/Ti कंपोजिट की तुलना में, TiMMCs की ताकत और लचीलापन एक साथ बढ़ाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्कृष्ट ताकत-लचीलापन सहक्रियात्मक प्रदर्शन होता है। TiMMCs का उच्च विशिष्ट मापांक विमान के धड़ में इसके व्यापक अनुप्रयोग को बढ़ावा देने के लिए मुख्य कारक है, जबकि उच्च विशिष्ट शक्ति इंजन उद्योग में इसके अनुप्रयोग को बढ़ावा देने के लिए प्रेरक शक्ति है [10]। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका ने एयरो-इंजन भागों के निर्माण के लिए कण-प्रबलित टाइटेनियम-आधारित कंपोजिट का उपयोग करने में अग्रणी भूमिका निभाई। संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा विकसित कण-प्रबलित टाइटेनियम-आधारित मिश्रित रोटर ब्लेड को सफलतापूर्वक लागू किया गया है, जो न केवल रोटर ब्लेड के प्रदर्शन में सुधार करता है, बल्कि विमानन को भी कम करता है। इंजन की निर्माण लागत $60 तक कम हो गई, 000 [11]। संयुक्त राज्य अमेरिका की बोइंग एयरक्राफ्ट कंपनी ने एक कण-प्रबलित टाइटेनियम-आधारित मिश्रित विमान लैंडिंग गियर कनेक्टिंग रॉड विकसित किया है, जो न केवल सेवा तापमान में उल्लेखनीय वृद्धि करता है, बल्कि सुधार से पहले की तुलना में द्रव्यमान को लगभग 40 प्रतिशत कम कर देता है। , और इसे बोइंग 787 विमान पर सफलतापूर्वक लागू किया गया है[12] । संयुक्त राज्य अमेरिका के अटलांटिक रिसर्च सेंटर ने हेलीकॉप्टर लैंडिंग गियर के लिए कण-प्रबलित टाइटेनियम-आधारित मिश्रित सामग्री सफलतापूर्वक विकसित की है, और इसे सफलतापूर्वक लागू किया गया है। पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में, वजन बहुत कम हो जाता है [13]। फ्रांसीसी एयरोनॉटिकल रिसर्च सेंटर और ब्रिटिश रोल्स-रॉयस कंपनी ने एयरो-इंजन ब्लेड तैयार करने के लिए कण-प्रबलित टाइटेनियम मैट्रिक्स कंपोजिट का उपयोग किया और सफलता हासिल की [14, 15]। ऑटोमोटिव क्षेत्र में, हल्के ढांचे की आवश्यकताएं लगातार बढ़ रही हैं, जो TiMMCs के अनुप्रयोग को काफी बढ़ावा देती है। जापान के टोयोटा कॉरपोरेशन ने सबसे पहले ऑटोमोबाइल निकास वाल्व, ऑटोमोबाइल इंजन निकास वाल्व और अन्य भागों, इंजन वाल्व आदि के लिए BTi/Ti मिश्रित सामग्री का उपयोग किया। कुल द्रव्यमान लगभग 40 प्रतिशत कम हो गया है, और इसमें उच्च जीवन और कम लागत के फायदे हैं। [16]. इसी समय, यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे देशों ने भी ऑटोमोबाइल के मुख्य भागों के निर्माण के लिए पारंपरिक स्टील सामग्री को बदलने के लिए कण-प्रबलित टाइटेनियम-आधारित मिश्रित सामग्री का उपयोग करना शुरू कर दिया है, ताकि ऑटोमोबाइल के वजन को कम किया जा सके और आगे सुधार किया जा सके। ऑटोमोबाइल का प्रदर्शन [17]। TiMMCs की एप्लिकेशन रेंज चित्र 2 में दिखाई गई है।
चित्र
चित्र 2 TiMMCs की अनुप्रयोग सीमा
सामग्री संरचना की जटिलता के कारण, TiMMCs को पारंपरिक इंजीनियरिंग सामग्रियों की तुलना में संसाधित करना अधिक कठिन है, और यह एक नए प्रकार की कठिन-से-प्रक्रिया सामग्री है। इस बीच, हालांकि समान रूप से वितरित सुदृढीकरण या असंतत सुदृढीकरण वाले TiMMCs आम तौर पर उच्च शक्ति प्रदर्शित करते हैं, शुद्ध मैट्रिक्स के सापेक्ष लचीलापन और क्रूरता अनिवार्य रूप से समझौता की जाती है [18]। उदाहरण के लिए, इन-सीटू TiC और Ti5Si3 के साथ भी, तन्य डेटा से पता चलता है कि जब मिश्रित सामग्री की उपज शक्ति वृद्धि 410MPa तक पहुंच जाती है, तो ब्रेक पर बढ़ाव 17.2 प्रतिशत से तेजी से गिरकर 1.53 प्रतिशत हो जाता है, जो प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी पर उच्च आवश्यकताओं को रखता है [19] ]. इसलिए, TiMMCs की उच्च-दक्षता और कम-क्षति वाली प्रसंस्करण कैसे प्राप्त की जाए, यह मिश्रित सामग्री प्रसंस्करण के क्षेत्र में एक अनुसंधान हॉटस्पॉट बन गया है।
TiMMCs की सामान्य प्रसंस्करण विधियों में मशीनिंग, फोर्जिंग, कास्टिंग और एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग शामिल हैं [20]। मशीनिंग सामग्री के आकार को बदलने के लिए यांत्रिक बल पर निर्भर करती है, जो कुशलतापूर्वक बड़े पैमाने पर उत्पादन और बैच प्रसंस्करण कर सकती है। यह सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली शीत प्रसंस्करण विधियों में से एक है। यह उच्च-परिशुद्धता आयाम और सतह की गुणवत्ता की आवश्यकताओं को प्राप्त कर सकता है, और मिश्रित सामग्री सहित विभिन्न प्रकार की सामग्रियों के लिए उपयुक्त है। सामग्री प्रसंस्करण. सामान्य मशीनिंग कार्यों में काटना, ड्रिलिंग, मिलिंग और पीसना शामिल है। फोर्जिंग, कास्टिंग और एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग विशिष्ट थर्मल प्रसंस्करण प्रक्रियाएं हैं जो मिश्रित सामग्रियों के यांत्रिक गुणों और संरचना में सुधार कर सकती हैं [21]। इसके अलावा, TiMMCs को संसाधित करने के लिए एक उपयुक्त प्रसंस्करण तकनीक का चयन करते समय, समग्र सामग्री में प्रत्येक घटक की विभिन्न विशेषताओं, साथ ही समग्र सामग्री और प्रसंस्करण उपकरण के बीच पहनने और थर्मल विस्तार पर व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है, ताकि उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ TiMMCs पार्ट्स प्राप्त करें।
इस पेपर में, TiMMCs की वर्तमान प्रसंस्करण तकनीक की समीक्षा की गई है, और TiMMCs के उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोग के लिए सैद्धांतिक समर्थन प्रदान करने के लिए भविष्य में TiMMCs के प्रसंस्करण की संभावना जताई गई है।
02
मशीनिंग
TiMMCs की तैयारी तकनीक की सीमाओं के कारण, TiMMCs के निर्माण में मशीनिंग अभी भी एक अनिवार्य प्रक्रिया है। मैट्रिक्स सामग्री की तुलना में, सुदृढीकरण में उच्च कठोरता, उच्च शक्ति और अधिक कठिन प्रसंस्करण होता है, और प्रसंस्करण के दौरान सुदृढीकरण चरण विखंडन, पुल-आउट और डिबॉन्डिंग जैसी समस्याएं होंगी। TiMMCs की कटिंग प्रक्रिया का अनुकूलन और अन्य पहलुओं के संदर्भ में व्यापक अध्ययन किया गया है।
2.1 मशीनिंग
TiMMCs की कटिंग प्रक्रिया में टूल वियर मैकेनिज्म, कटिंग फोर्स और कटिंग तापमान परिवर्तन जैसे कटिंग प्रदर्शन पर व्यवस्थित शोध की कमी को ध्यान में रखते हुए, बियान वेइलियांग [22] ने विभिन्न टूल टर्निंग (TiCp प्लस TiB w) के प्रदर्शन पर शोध किया। /TC4. सिंगल क्रिस्टल डायमंड और सीमेंटेड कार्बाइड का उपयोग सामग्री प्रसंस्करण में किया जाता है। समान कटिंग परिस्थितियों में, PCD उपकरण का जीवन लंबा होता है। जब एकल क्रिस्टल हीरा उपकरण TiMMCs को काटता है, तो उपकरण का घिसाव मुख्य रूप से उपकरण के सापेक्ष उच्च कठोरता वृद्धि की बार-बार स्क्रैपिंग से होता है। अकेले TC4 मिश्र धातु को काटते समय, टाइटेनियम मिश्र धातु उपकरण से बंध जाती है और उपकरण में प्रसंस्करण सामग्री तत्वों के प्रसार के कारण होने वाला घिसाव अधिक महत्वपूर्ण होता है। जब TiMMCs को सीमेंटेड कार्बाइड उपकरणों के साथ मशीनिंग किया जाता है, तो वर्कपीस सामग्री का प्रसार और बंधन भी स्पष्ट होता है।
मशीनिंग विशेषताओं पर काटने के मापदंडों और स्नेहन विधियों के प्रभाव का और अधिक पता लगाने के लिए, NIKNAM एट अल। [23] कण-प्रबलित टाइटेनियम मैट्रिक्स कंपोजिट (पीटीएमसी) पर शुष्क और अर्ध-शुष्क मोड़ प्रयोग किए गए, और विभिन्न काटने वाले मापदंडों के तहत काटने वाले बल का विश्लेषण किया गया। , सतह खुरदरापन और कण हटाने का व्यवहार। परिणाम बताते हैं कि अर्ध-शुष्क स्थिति में काटने का बल अधिक होता है, और स्नेहक की एक फिल्म उत्पन्न होगी, जो काटने की सुचारू प्रगति में बाधा डालती है।
डुओंग एट अल. [24] TiMMCs टर्निंग के दौरान शुरुआती टूल घिसाव व्यवहार का अध्ययन किया, और पाया कि TiMMCs काटने में घिसाव सबसे महत्वपूर्ण तंत्र है, और सभी परिस्थितियों में प्रसार और आसंजन पाया गया। और मशीनिंग की प्रक्रिया में कठोर पतली परत का एक नया घिसाव रूप पाया गया, जो इस मामले में प्रसार घिसाव और यांत्रिक ट्यूमर को जन्म देगा। पीटीएमसी से भिन्न, निरंतर फाइबर प्रबलित टाइटेनियम मैट्रिक्स कंपोजिट में फाइबर की निरंतरता के कारण अद्वितीय अनिसोट्रॉपी होती है। निरंतर फाइबर प्रबलित टाइटेनियम मैट्रिक्स कंपोजिट के काटने के तंत्र को स्पष्ट करने के लिए, ZAN[25] एट अल। SiCf/Ti-6Al-4V ऑर्थोगोनल कटिंग टेस्ट ने कम तापमान, कमरे के तापमान और उच्च तापमान पर चिप निर्माण व्यवहार और मिश्रित सामग्री के विरूपण तंत्र को प्राप्त किया, और पाया कि इसके गठन की तुलना में टाइटेनियम मिश्र धातु, SiCf/Ti की काटने की प्रक्रिया के दौरान रुद्धोष्म कतरनी बैंड, {{4}Al{5}}V सॉटूथ की चौड़ाई बड़ी होती है। चित्र 3 अलग-अलग तापमानों पर SiCf/Ti{{7}Al{8}}V वैकल्पिक परत काटने का एक योजनाबद्ध आरेख है।
चित्र
ए) क्रायोजेनिक (सीटी)
चित्र
बी) कमरे का तापमान (आरटी)
चित्र.3 विभिन्न तापमानों पर फाइबर-प्रबलित टाइटेनियम मैट्रिक्स कंपोजिट की वैकल्पिक परतों का कटिंग आरेख
2.2 पीसना
पीसना सामग्री को हटाने के लिए वर्कपीस को एक साथ काटने के लिए पीसने वाले पहिये की सतह पर कई अपघर्षक अनाजों पर निर्भर करता है, जो सामग्री की सटीक और अति-सटीक मशीनिंग के लिए उपयुक्त है। डिंग एट अल. [26, 27] पारंपरिक पीसने और उच्च गति पीसने के दौरान TiCp/Ti-6Al-4V के सामग्री हटाने के व्यवहार को समझने के लिए पीसने की प्रक्रिया का एक त्रि-आयामी परिमित तत्व मॉडल स्थापित किया गया। और परिमित तत्व मॉडल के आधार पर, सामग्री हटाने के व्यवहार पर चर्चा की। हटाने का व्यवहार और मशीनीकृत सतह विशेषताओं के निर्माण पर पीसने की गति का प्रभाव (चित्र 4 देखें)। नतीजे बताते हैं कि TiCp/Ti{{8}Al-4V को पीसने के दौरान सामग्री हटाने के व्यवहार को धातु मैट्रिक्स सामग्री के लचीले हटाने और TiC प्रबलित कणों के भंगुर हटाने में विभाजित किया जा सकता है। इसी तरह, एलआईयू एट अल। [28] ने निष्कर्ष निकाला कि पीटीएमसी की उच्च गति पीसने में सामग्री को हटाने को चार चरणों में विभाजित किया जा सकता है: मिश्र धातु मैट्रिक्स का प्लास्टिक हटाना, उन्नत कणों में दरार की शुरुआत, उन्नत कणों में दरार का प्रसार, और उन्नत कणों की भंगुर विफलता। पीसने की गति की तुलना में, अपरिवर्तित चिप की मोटाई मशीनी सतह दोषों के निर्माण पर अधिक प्रभाव डालती है। इस आधार पर, एलआई एट अल। [29, 30] पीटीएमसी के लिए सिंगल-लेयर इलेक्ट्रोप्लेटेड सीबीएन ग्राइंडिंग व्हील और ब्रेज़्ड सीबीएन ग्राइंडिंग व्हील के ग्राइंडिंग प्रदर्शन का अध्ययन किया (चित्र 5 देखें)। परिणामों से पता चला कि सिंगल-लेयर ब्रेज़्ड सीबीएन ग्राइंडिंग व्हील, पीटीएमसी की हाई-स्पीड ग्राइंडिंग के लिए इलेक्ट्रोप्लेटेड ग्राइंडिंग व्हील की तुलना में अधिक उपयुक्त है। लियू चाओजी एट अल। [31] सिमुलेशन के माध्यम से पीटीएमसी साइड ग्राइंडिंग के ग्राइंडिंग फोर्स मॉडल का विश्लेषण किया गया। मैट्रिक्स को हटाते समय, पीसने वाले बल का उतार-चढ़ाव नियमित होता है। TiC प्रबलित कणों को हटाते समय, सामग्री की सतह पर दरारें दिखाई देंगी और फैल जाएंगी। सतह पर बड़े पैमाने पर चिप्स भी हटा दिए गए हैं, और उस क्षेत्र में पीसने वाले बल का उतार-चढ़ाव बड़ा है जहां प्रबलित कण हटा दिए गए हैं। इसके अलावा, एकल अपघर्षक चिप की मोटाई में वृद्धि के साथ सामान्य और स्पर्शरेखा पीसने वाली ताकतें दोनों बढ़ जाती हैं।
चित्र
ए) साधारण ग्राइंडिंग पीटीएमसी सिमुलेशन
चित्र
बी) साधारण ग्राइंडिंग पीटीएमसी के परीक्षण परिणाम
चित्र
ग) हाई-स्पीड ग्राइंडिंग पीटीएमसी का अनुकरण
चित्र
घ) पीटीएमसी की उच्च गति ग्राइंडिंग के प्रायोगिक परिणाम
चित्र: 4 विभिन्न गति पर पीटीएमसी हटाने के व्यवहार का सिमुलेशन और परीक्षण परिणाम
(बनाम=3मीटर/मिनट, एपी=0.010मिमी)
चित्र
ए) इलेक्ट्रोप्लेटेड सीबीएन ग्राइंडिंग व्हील के साथ पीसना
चित्र
बी) ब्रेज़्ड सीबीएन ग्राइंडिंग व्हील के साथ पीसना
चित्र 5 पीटीएमसी को पीसने के लिए इलेक्ट्रोप्लेटेड सीबीएन ग्राइंडिंग व्हील और ब्रेज़्ड सीबीएन ग्राइंडिंग व्हील की तुलना
03
समग्र ऊर्जा क्षेत्र प्रसंस्करण
अल्ट्रासोनिक वाइब्रेशन असिस्टेड ग्राइंडिंग एक मिश्रित प्रसंस्करण तकनीक है जो काटने के तापमान को कम करने और पीसने की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए पारंपरिक ग्राइंडिंग तकनीक में अल्ट्रासोनिक कंपन का परिचय देती है। अल्ट्रासोनिक कंपन-सहायता वाली मशीनिंग में, उपकरण और वर्कपीस के बीच संपर्क स्थिति उच्च-आवृत्ति कंपन के कारण बदल जाती है, और उपकरण और वर्कपीस रुक-रुक कर संपर्क में होते हैं, साथ में गुहिकायन प्रभाव और उच्च-आवृत्ति प्रभाव होते हैं, ताकि बीच का संपर्क वर्कपीस और उपकरण का घर्षण बल कम हो जाता है, जिससे काटने की गर्मी और काटने का बल कम हो जाता है, और उपकरण की सेवा जीवन बढ़ सकता है और प्रसंस्करण गुणवत्ता में सुधार हो सकता है। अल्ट्रासोनिक कंपन सहायता प्राप्त मशीनिंग तकनीक का व्यापक रूप से निकेल-आधारित मिश्र धातु, टीआईएमएमसी और सिरेमिक मैट्रिक्स कंपोजिट जैसी कठिन-से-मशीन सामग्री में उपयोग किया गया है।
वू एट अल. [32] पीटीएमसी पर एक अक्षीय अल्ट्रासोनिक कंपन-सहायता प्राप्त पीसने का परीक्षण किया, और पाया कि अल्ट्रासाउंड की कार्रवाई के तहत, अपघर्षक अनाज का काटने का प्रक्षेप पथ बढ़ जाता है, और अपघर्षक अनाज सतह की खुरदरापन को कम करने के लिए वर्कपीस की सतह पर बार-बार दबाते हैं कीमत। YUE एट अल. [33] पीटीएमसी के एकल अपघर्षक अनाज के अल्ट्रासोनिक कंपन सहायता प्राप्त पीस परीक्षण को अंजाम दिया, अलग-अलग पीसने की गति और अलग-अलग फ़ीड दरों पर सामग्री हटाने की दर पर सामान्य पीसने और अल्ट्रासोनिक पीसने के प्रभाव की तुलना की, और अल्ट्रासोनिक कटिंग मोटाई मॉडल की स्थापना की। क्रिया के तहत एकल अपघर्षक दाने से पता चलता है कि अल्ट्रासोनिक कंपन से अपघर्षक दानों के सूक्ष्म-विभाजन की संभावना अधिक होती है, जो लगातार काटने की धार की स्थिति को अद्यतन कर सकता है और हर समय अपघर्षक दानों की तीक्ष्णता को बनाए रख सकता है। झाओ एट अल. [34] पीटीएमसी पर अल्ट्रासोनिक कंपन-सहायता प्राप्त ग्राइंडिंग परीक्षण करने के लिए एक स्व-निर्मित रेडियल कंपन प्लेटफ़ॉर्म (चित्र 6 देखें) का उपयोग किया, और इसकी तुलना सामान्य ग्राइंडिंग परीक्षण से की। साधारण पीसने की तुलना में, अल्ट्रासोनिक कंपन सहायता प्राप्त पीसने से पीसने का तापमान 24.2 प्रतिशत से 51.8 प्रतिशत तक कम हो सकता है, और साथ ही, सामग्री हटाने की दर 2.8 गुना बढ़ सकती है।
चित्र
चित्र 6 रेडियल कंपन अल्ट्रासोनिक प्लेटफ़ॉर्म और कंपन मापने वाला उपकरण
बेजानी एट अल. [35] पारंपरिक टर्निंग के आधार पर पहली बार TiMMCs को संसाधित करने के लिए लेजर-असिस्टेड मशीनिंग (LAM) का उपयोग किया गया (चित्र 7 देखें)। नतीजे बताते हैं कि पारंपरिक मशीनिंग की तुलना में, हालांकि वर्कपीस की सतह खुरदरापन मूल्य 15 प्रतिशत बढ़ जाता है, एलएएम उपकरण की कुल काटने की मात्रा 180 प्रतिशत बढ़ जाती है, और उपकरण जीवन में प्रभावी ढंग से सुधार होता है, जिसका श्रेय स्थानांतरण को जाता है फ्रैक्चर के बजाय मैट्रिक्स में कण।
चित्र
ए) योजनाबद्ध आरेख
चित्र
बी) वास्तविक उपकरण
चित्र 7 लेजर-सहायता प्राप्त प्रसंस्करण परीक्षण उपकरण
04
योगात्मक विनिर्माण प्रसंस्करण
लेजर एडिटिव विनिर्माण तकनीक सीधे जटिल संरचनात्मक भागों का निर्माण कर सकती है, जो TiMMCs के निर्माण में बेहतरीन अनुप्रयोग संभावनाएं दिखाती है। बनर्जी एट अल. [36] लेजर स्टीरियोफॉर्मिंग प्रोसेसिंग तकनीक (LENSTM) का उपयोग करके TiB/TC4 कंपोजिट को सफलतापूर्वक संसाधित किया गया, और जमा किए गए कंपोजिट के माइक्रोस्ट्रक्चर को विस्तार से चिह्नित करने के लिए स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया गया। परिणामों से पता चला कि तैयार की गई विधि TiB/TC4 मिश्रित माइक्रोस्ट्रक्चर काफी परिष्कृत है और थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर है। इसी तरह, जीयू एट अल। [37] तैयार TiC/Ti मिश्रित पाउडर को संसाधित करने के लिए चयनात्मक लेजर पिघलने (SLM) का उपयोग किया गया, और TiC कण-प्रबलित TiAl3 (मुख्य चरण) और Ti3AlC2 (द्वितीयक चरण) मैट्रिक्स कंपोजिट प्राप्त किया गया। मिल्ड पाउडर के सापेक्ष मामूली अनाज वृद्धि के बावजूद, एसएलएम-उपचारित मिश्रित अभी भी एक बढ़िया सूक्ष्म संरचना प्रदर्शित करता है। [38] पूर्व-मिश्र धातु (Ti-6Al-4V प्लस B4C) से बने पाउडर कच्चे माल से विभिन्न मात्रा अंशों (TiB प्लस TiC) युक्त PTMC तैयार करने के लिए प्रत्यक्ष धातु जमाव (DMD) लेजर प्रसंस्करण तकनीक का उपयोग किया गया। ) पाउडर मिश्रण. यांत्रिक अध्ययनों से पता चला है कि 20-600 डिग्री पर, बी4सी युक्त कण-प्रबलित टीआईएमएमसी की विकर्स कठोरता 10 प्रतिशत -15 प्रतिशत बढ़ जाती है, और यंग का मापांक 10 प्रतिशत बढ़ जाता है। डीएमडी लेजर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी द्वारा टीआईएमएमसी की तैयारी चित्र 8 में दिखाई गई है।
चित्र
चित्र.8 डीएमडी लेजर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी द्वारा तैयार किए गए TiMMCs का योजनाबद्ध आरेख
05
लोहारी
फोर्जिंग गलाने की प्रक्रिया के दौरान सामग्रियों के ढीले दोषों को खत्म कर सकती है, सूक्ष्म संरचना को प्रभावी ढंग से परिष्कृत कर सकती है, और संरचना और प्रदर्शन से मेल खाने वाली उच्च गुणवत्ता वाली फोर्जिंग प्राप्त कर सकती है।
प्रासंगिक विदेशी विद्वानों ने Ti-TiB मैट्रिक्स कंपोजिट के माइक्रोस्ट्रक्चर और तन्य गुणों पर गर्म फोर्जिंग के प्रभाव का अध्ययन किया है। अध्ययनों से पता चला है कि जाली Ti-13.3B और Ti{3}}B कंपोजिट का कमरे के तापमान में वृद्धि क्रमशः 6.1 प्रतिशत और 5.2 प्रतिशत तक पहुंच जाती है, और सामग्री के गुणों में प्रभावी ढंग से सुधार होता है। घरेलू विद्वान हू जियारुई एट अल। [39] सिंटर्ड टीआईसी के जाली पीटीएमसी सीटू में उत्पन्न हुए, और फोर्जिंग के बाद पीटीएमसी के संरचनात्मक दोष समाप्त हो गए, गतिशील पुनर्संरचना हुई, और कमरे के तापमान पर यांत्रिक गुणों में सुधार हुआ। TiC कण प्रबलित TiMMCs की तन्यता फ्रैक्चर SEM आकृति विज्ञान चित्र 9 में दिखाया गया है। साथ ही, बेहतर मैट्रिक्स संरचना के कारण, फोर्जिंग के बाद PTMCs के पहनने के प्रतिरोध में सुधार हुआ है। वही
[40] 5 प्रतिशत (TiB प्लस TiC)/Ti-1100 मिश्रित सामग्रियों के यांत्रिक गुणों की तुलना और विश्लेषण किया गया। 500-650 डिग्री पर, कास्ट मिश्रित सामग्री भंगुर फ्रैक्चर थी, और जाली मिश्रित सामग्री नमनीय फ्रैक्चर थी, और फोर्जिंग के बाद मिश्रित सामग्री की ताकत और बढ़ाव में काफी वृद्धि हुई है।
चित्र
ए) सिंटरिंग (मैट्रिक्स पेनेट्रेटिंग दरारें) बी) सिंटरिंग (इंटरग्रेन्युलर दरारें और अनाज दरारें)
चित्र
सी)-फोर्जिंग डी) (प्लस)-फोर्जिंग
चित्र.9 TiC कणों द्वारा प्रबलित TiMMCs की तन्यता फ्रैक्चर SEM आकृति विज्ञान
06
निष्कर्ष
सुदृढ़ीकरण चरणों की उपस्थिति के कारण, TiMMCs पारंपरिक टाइटेनियम मिश्र धातुओं से विभिन्न यांत्रिक गुणों और प्रसंस्करण तंत्र का प्रदर्शन करते हैं। आगे देखते हुए, TiMMCs का प्रसंस्करण निम्नलिखित पहलुओं में विकसित होगा।
(1) प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी में सुधार उत्पादन दक्षता और उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार के लिए TiMMCs की प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी में लगातार सुधार किया जाएगा। काटने के बल और उपकरण घिसाव को कम करने और TiMMCs के विषम घटकों के सहक्रियात्मक निष्कासन को साकार करने के लिए नए काटने के उपकरण और प्रसंस्करण विधियों का विकास किया जाएगा।
(2) कई प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों के संयोजन से टीआईएमएमसी में कमरे के तापमान पर खराब प्लास्टिसिटी होती है, और उच्च तापमान सुपरप्लास्टिक विरूपण, गर्म फोर्जिंग और गर्म एक्सट्रूज़न विरूपण जैसे विभिन्न थर्मल प्रसंस्करण विधियों का उपयोग करके टीआईएमएमसी की व्यापक प्रसंस्करण विभिन्न में टीआईएमएमसी की अनुप्रयोग क्षमता को अधिकतम कर सकती है। खेत।
(3) नई सामग्री का विकास विज्ञान और प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, उच्च प्रदर्शन और व्यापक अनुप्रयोग क्षेत्रों के साथ नए TiMMCs विकसित किए जाएंगे। उदाहरण के लिए, नैनो-टीआईएमएमसी, बहुक्रियाशील टीआईएमएमसी और उच्च तापमान वाले टिकाऊ टीआईएमएमसी, टीआईएमएमसी के विकास को और बढ़ावा देंगे।
(4) स्थिरता और पर्यावरण संरक्षण TiMMCs को संसाधित करते समय स्थिरता और पर्यावरण संरक्षण प्रमुख विचार बन जाएंगे। अधिक पर्यावरण अनुकूल प्रसंस्करण विधियों का विकास, अपशिष्ट मिश्रित सामग्रियों का पुनर्चक्रण और ऊर्जा खपत में कमी विकास की भविष्य की दिशा होगी।
(5) बहु-क्षेत्रीय अनुप्रयोग TiMMCs को अधिक क्षेत्रों में लागू किया जाएगा। मौजूदा एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव उद्योगों के अलावा, चिकित्सा, ऊर्जा और निर्माण क्षेत्र भी TiMMCs की अनुप्रयोग क्षमता का पता लगाना जारी रखेंगे।
