Gr9 (Ti-3Al-2.5V) टाइटेनियम मिश्र धातु, TC4 मिश्र धातु के पुनरावृत्त अनुकूलन से प्राप्त कम {{8}एल्यूमीनियम समतुल्य लगभग - प्रकार का टाइटेनियम मिश्र धातु है। इसमें उत्कृष्ट उच्च और निम्न तापमान यांत्रिक गुण, संक्षारण प्रतिरोध और ठंड और गर्म कार्यशील प्लास्टिसिटी है, जबकि यह स्थिर और विश्वसनीय फॉर्मेबिलिटी और वेल्डेबिलिटी का प्रदर्शन भी करता है। यह हाईएंड लाइटवेट ट्यूबिंग के लिए एक मुख्य सामग्री है। अपने व्यापक प्रदर्शन लाभों के कारण, जीआर9 टाइटेनियम मिश्र धातु टयूबिंग का व्यापक रूप से एयरो-इंजन के लिए हाइड्रोलिक ईंधन लाइनों, उच्च अंत खेल उपकरण, तेल ड्रिलिंग आवरण और हीट एक्सचेंज पाइपलाइनों जैसे प्रमुख क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, जहां सामग्री एकरूपता, माइक्रोस्ट्रक्चर स्थिरता और स्थिरता बनाने पर अत्यधिक उच्च प्रक्रिया आवश्यकताओं को रखा जाता है।
जीआर9 टाइटेनियम मिश्र धातु ट्यूबों के एक बैच के कोल्ड रोलिंग उत्पादन के दौरान, जब ट्यूबों को Φ70 मिमी × 8 मिमी से Φ55 मिमी × 6 मिमी तक पतला किया गया तो बड़े क्षेत्र अनुदैर्ध्य मर्मज्ञ दरारें उत्पन्न हुईं। दरारें स्थानीय रूप से ट्यूब बॉडी की अनुदैर्ध्य दिशा में केंद्रित थीं, ट्यूब की सतह पर कोई स्पष्ट खरोंच, प्रभाव या अन्य बाहरी क्षति नहीं थी। दरारें पूरी तरह से ट्यूब की दीवार में घुस गईं, जिससे सीधे तौर पर ट्यूबों के इस बैच के लिए 60% स्क्रैप दर पैदा हो गई, जिससे उत्पादन प्रगति और तैयार उत्पाद योग्यता दर पर गंभीर प्रभाव पड़ा। दोष के मूल कारण की सटीक पहचान करने और बैच क्रैकिंग समस्या को हल करने के लिए, इस अध्ययन ने जीआर9 ट्यूबों के कोल्ड रोलिंग क्रैकिंग तंत्र का गहराई से विश्लेषण करने और लक्षित प्रक्रिया अनुकूलन समाधान विकसित करने के लिए घटक विश्लेषण, मेटलोग्राफिक अवलोकन, फ्रैक्चर आकृति विज्ञान विश्लेषण और माइक्रोहार्डनेस तुलना सहित व्यवस्थित प्रयोग किए।
इस प्रयोग में, पाइप के टूटे और बरकरार दोनों क्षेत्रों से नमूनों के कई सेट एकत्र किए गए। रासायनिक संरचना का विश्लेषण एक आईसीपी पूर्ण{{1}स्पेक्ट्रम डायरेक्ट{{2}रीडिंग स्पेक्ट्रोमीटर और एक टीसी-600 ऑक्सीजन और नाइट्रोजन विश्लेषक का उपयोग करके किया गया था। इसके साथ ही, अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ मेटलोग्राफिक नमूने तैयार किए गए, और हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड, नाइट्रिक एसिड और पानी आधारित वगैरह का उपयोग करके मेटलोग्राफिक नक़्क़ाशी की गई। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग करके मैट्रिक्स संरचना में अंतर देखा गया। क्रैक फ्रैक्चर सतह की सूक्ष्म संरचना को स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके देखा गया था, और दोषों के मुख्य कारणों की व्यापक रूप से पहचान करने के लिए माइक्रोहार्डनेस टेस्टर का उपयोग करके दोनों प्रकार के नमूनों पर बहु-बिंदु कठोरता तुलना परीक्षण आयोजित किया गया था।
संरचनागत विश्लेषण से टूटे हुए नमूनों में असामान्यताएं सामने आईं, अत्यधिक लौह सामग्री और ऑक्सीजन सामग्री मानक की ऊपरी सीमा तक पहुंच गई, जो भौतिक गुणों में उतार-चढ़ाव में महत्वपूर्ण योगदान दे रही थी। मेटलोग्राफिक विश्लेषण से पता चला कि पाइप के अक्षुण्ण क्षेत्रों ने नियमित अनाज व्यवस्था और अच्छी माइक्रोस्ट्रक्चर स्थिरता के साथ एक समान और स्थिर मानक समान संरचना का प्रदर्शन किया; हालाँकि, फटे हुए क्षेत्रों में अनुप्रस्थ दिशा में चरण का असामान्य संवर्धन और अनुदैर्ध्य दिशा में महत्वपूर्ण रूप से मोटे दाने दिखाई दिए, जिससे विडमैनस्टेटन संरचना परिवर्तन और गंभीर रूप से खराब सूक्ष्म संरचना एकरूपता की ओर रुझान प्रदर्शित हुआ।
फ्रैक्चर सतह के सूक्ष्म अवलोकन से पुष्टि हुई कि पाइप क्रैकिंग एक विशिष्ट इंटरग्रेन्युलर भंगुर फ्रैक्चर था, जिसमें प्लास्टिक विरूपण विशेषताएं नहीं थीं, जो आंतरिक सूक्ष्म संरचना की असमानता के कारण होने वाली प्रक्रिया प्रेरित क्रैकिंग का संकेत देता है। कठोरता परीक्षण ने दोष की और पुष्टि की, जिससे पता चला कि टूटे हुए क्षेत्र में औसत विकर्स कठोरता सामान्य मैट्रिक्स की तुलना में 15% अधिक थी, जिससे स्थानीयकृत कठोर क्षेत्र बने और पाइप में रोलिंग विरूपण के लिए असमान प्रतिरोध पैदा हुआ।
व्यापक प्रायोगिक डेटा के विश्लेषण से पाइपों में बैच क्रैकिंग का मूल कारण पता चला: जीआर9 मिश्र धातु गलाने और बैचिंग चरण के दौरान, मिश्र धातु तत्वों के लिए डोपिंग एजेंट के रूप में लोहे की कीलों का उपयोग किया गया था। हालाँकि, मिश्रण के दौरान लोहे की कीलों को समान रूप से फैलाया नहीं जा सका, जिसके परिणामस्वरूप गलाने वाले इलेक्ट्रोड पर लोहे का असमान वितरण हुआ। इससे अंततः पिंड के भीतर स्थानीय लौह पृथक्करण दोष उत्पन्न हो गया। इन अलग-अलग क्षेत्रों ने सामग्री की कठोरता और विरूपण प्रतिरोध में काफी वृद्धि की, जिससे स्थानीय रूप से कठोर ब्लॉक बने। बाद में कोल्ड रोलिंग और उच्च प्लास्टिक विरूपण के दौरान, कठोर क्षेत्र सामान्य मैट्रिक्स की विरूपण क्षमता से मेल नहीं खाते थे, जिससे तनाव एकाग्रता पैदा होती थी जिसे समान रूप से जारी नहीं किया जा सकता था। इसके परिणामस्वरूप अंततः अनाज की सीमाओं पर भंगुर दरारें पड़ गईं, जिससे अनुदैर्ध्य मर्मज्ञ दरारें बन गईं।
प्रक्रिया दोष के इस मूल कारण को संबोधित करने के लिए, उत्पादन के अंत में सटीक प्रक्रिया संशोधन लागू किए गए थे। मिश्र धातु बैचिंग प्रणाली को अनुकूलित किया गया था, जिसमें लोहे की कीलों के सीधे जोड़ को समाप्त कर दिया गया था और मिश्र धातु तत्वों के समान मिश्रण और स्थिर गलाने को प्राप्त करने के लिए इसे TiFe और VAlFe मास्टर मिश्र धातुओं से बदल दिया गया था। प्रक्रिया अनुकूलन और बैच रोलिंग उत्पादन सत्यापन के बाद, जीआर9 टाइटेनियम मिश्र धातु ट्यूबों में अब अनुदैर्ध्य क्रैकिंग और स्थानीय भंगुर फ्रैक्चर जैसे दोष प्रदर्शित नहीं हुए। ट्यूब माइक्रोस्ट्रक्चर एक समान था, आयाम स्थिर थे, और गठन योग्यता दर में काफी सुधार हुआ था, जो दोष कारण विश्लेषण की सटीकता और सुधार प्रक्रिया की प्रभावशीलता को पूरी तरह से सत्यापित करता था।
जीआर9 ट्यूबों की कोल्ड रोलिंग क्रैकिंग प्रक्रिया पर किए गए इस अध्ययन से टाइटेनियम मिश्र धातु ट्यूबों की निर्माण गुणवत्ता पर असमान मिश्र धातु बैचिंग और तत्व पृथक्करण के घातक प्रभाव का स्पष्ट रूप से पता चला है। सटीक टाइटेनियम मिश्र धातु ट्यूबों के उत्पादन में, गलाने की बैचिंग की एकरूपता, अशुद्धता तत्वों का नियंत्रण और माइक्रोस्ट्रक्चर स्थिरता कोल्ड रोलिंग फॉर्मिंग की गुणवत्ता को नियंत्रित करने की मुख्य कुंजी हैं। मध्यवर्ती मिश्र धातु बैचिंग प्रक्रिया को अनुकूलित करके, स्रोत से तत्व पृथक्करण, असामान्य माइक्रोस्ट्रक्चर और असमान कठोरता जैसे दोषों से बचा जा सकता है, जिससे जीआर 9 ट्यूबों के कोल्ड रोलिंग में भंगुर क्रैकिंग की समस्या पूरी तरह से हल हो जाती है।
यह शोध Gr9 टाइटेनियम मिश्र धातु ट्यूबों के मानकीकृत, बड़े पैमाने और उच्च गुणवत्ता वाले रोलिंग उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण सैद्धांतिक समर्थन प्रदान करता है, जो टाइटेनियम मिश्र धातु गलाने, बैचिंग और प्लास्टिक बनाने के लिए प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली को प्रभावी ढंग से सुधारता है, और एयरोस्पेस, पेट्रोकेमिकल और उच्च अंत उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले सटीक टाइटेनियम ट्यूबों की गुणवत्ता और दक्षता में सुधार के लिए महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग अनुप्रयोग मूल्य प्रदान करता है।