Лигатура в слитках NiTi в Минске

Лигатура в слитках NiTi: никель-титановая лигатура для выплавки сплавов с эффектом памяти формы

Лигатура в слитках NiTi — это промежуточный продукт металлургического передела, представляющий собой слиток из никель-титанового интерметаллида с содержанием титана 45–55 % (мас.) и никеля — остальное. В отличие от готовых сплавов с ЭПФ (эффектом памяти формы), лигатура NiTi применяется как шихтовая добавка для введения тугоплавкого титана в расплавы на никелевой основе, а также для точного легирования никель-титановых сплавов при выплавке в вакуумно-дуговых и электронно-лучевых печах. Основная фаза слитка — интерметаллид TiNi с температурой плавления 1310 C, что существенно ниже температуры плавления чистого титана (1668 C), что обеспечивает ускоренное растворение лигатуры в расплаве.

Технические характеристики и фазовый состав

Слитки NiTi получают методом алюминотермического восстановления или индукционной плавки в вакууме с последующей кристаллизацией в изложницах. Структура слитка представлена преимущественно фазой TiNi (B2-структура) с включениями TiNi и TiNi в зависимости от отклонения от стехиометрии. Кислород и углерод лимитируются на уровне 0,05–0,10 % и 0,02–0,05 % соответственно, поскольку эти примеси образуют тугоплавкие карбиды и оксиды TiC и TiNiO, снижающие растворимость лигатуры.

Области применения

Лигатура NiTi в слитках востребована в следующих переделах:

• Выплавка никель-титановых сплавов с ЭПФ (TiNi, TiNiFe, TiNiCu) в вакуумно-дуговых печах с расходуемым электродом для производства проволоки, стержней и лент медицинского и авиационного назначения.
• Легирование титановых сплавов в индукционных печах с холодным тиглем для получения слитков, используемых в авиадвигателестроении (лопатки компрессора, элементы крепежа).
• Производство мишеней для магнетронного напыления функциональных покрытий с эффектом памяти формы в микроэлектронике и МЭМС-устройствах.
• Введение в шихту при выплавке коррозионностойких никелевых сплавов для повышения жаропрочности и стойкости к окислению при 600–800 C.
• Изготовление порошков для аддитивных технологий (SLM, EBM) методом газовой атомизации слитков NiTi.
• Получение интерметаллидных покрытий методом высокоскоростного газотермического напыления на детали запорной арматуры и насосного оборудования.

Технологические особенности ввода в расплав

Ввод лигатуры NiTi в расплав осуществляется при температуре 1450–1550 C в вакууме или среде аргона. Благодаря плотности 6,4–6,5 г/см, близкой к плотности никеля (8,9 г/см), слиток не всплывает и не осаждается, что обеспечивает равномерное распределение титана по объёму расплава. Растворение слитка NiTi в никелевом расплаве занимает 3–7 минут в зависимости от массы слитка и интенсивности индукционного перемешивания. Для предотвращения образования оксидных плёнок на поверхности слитка перед загрузкой рекомендуется механическая зачистка или дробеструйная обработка.

Приёмка и маркировка

Слитки NiTi поставляются с сертификатом качества, включающим результаты химического анализа по каждой плавке. Контроль макроструктуры проводится методом визуального осмотра на наличие раковин, трещин и неметаллических включений. Маркировка наносится на торец слитка с указанием номера плавки, массы и массовой доли титана. Упаковка — деревянные ящики или металлические контейнеры с прокладкой из инертного материала для предотвращения контактной коррозии.

Вопросы и ответы