Metode Pematrian Terbaik untuk Titanium dan Paduan Titanium

Titanium dan paduannya yang tersusun dari unsur-unsur seperti besi, aluminium, vanadium, dan molibdenum memiliki sifat fisik dan mekanik yang sangat baik seperti kekuatan tinggi, ketahanan panas tinggi, dan ketahanan korosi yang baik. Mereka banyak digunakan dalam bidang teknologi tinggi seperti teknik kimia, teknik kelautan, transportasi, kedokteran, konstruksi, dirgantara, dan industri militer dan merupakan bahan struktural ringan yang penting. Diantaranya, dirgantara merupakan area aplikasi hilir yang penting.
Titanium dan paduannya merupakan logam reaktif dan banyak digunakan dalam industri dirgantara, petrokimia, dan nuklir. Masalah utama dalam mematri titanium dan paduannya adalah sebagai berikut:
① Lapisan oksida stabil di permukaan. Titanium dan paduannya memiliki afinitas yang kuat terhadap oksigen dan mudah menghasilkan lapisan oksida yang stabil di permukaan, sehingga menghambat pembasahan dan penyebaran bahan mematri. Oleh karena itu, harus dihilangkan selama mematri.
② Sangat menyerap gas. Titanium dan paduannya memiliki kecenderungan untuk menyerap hidrogen, oksigen, dan nitrogen selama proses pemanasan, dan semakin tinggi suhunya, semakin kuat penyerapannya, yang menyebabkan penurunan tajam pada plastisitas dan ketangguhan titanium. Oleh karena itu, pematrian harus dilakukan dalam suasana vakum atau inert.
③ Mudah membentuk senyawa intermetalik. Titanium dan paduannya dapat bereaksi dengan sebagian besar bahan brazing untuk membentuk senyawa yang rapuh, menyebabkan sambungan menjadi rapuh. Oleh karena itu, bahan brazing yang digunakan untuk mematri bahan lain pada dasarnya tidak cocok untuk mematri logam reaktif.
④ Struktur dan propertinya rentan terhadap perubahan. Titanium dan paduannya mengalami transformasi fasa dan pengerasan butiran selama pemanasan. Semakin tinggi suhunya, semakin parah kekasarannya, sehingga suhu untuk mematri suhu tinggi tidak boleh terlalu tinggi.
Singkatnya, saat mematri titanium dan paduannya, perhatian harus diberikan pada suhu pemanasan mematri. Secara umum, suhu pematrian tidak boleh melebihi 950-1000 derajat, dan semakin rendah suhu pematerian, semakin kecil dampaknya terhadap sifat bahan dasar. Untuk paduan yang dipadamkan dan ditempa, pematrian juga dapat dilakukan dengan syarat tidak melebihi suhu penuaan.
Untuk mencegah reaksi oksidasi dan penyerapan oksigen dan hidrogen pada sambungan brazing, pematerian titanium dan paduan titanium dilakukan dalam suasana vakum dan inert dan pematrian api umumnya tidak digunakan. Saat mematri dalam ruang hampa atau klorin, pemanasan frekuensi tinggi, pemanasan tungku, dan metode lain dapat digunakan, yang memiliki kecepatan pemanasan cepat dan waktu penahanan singkat, menghasilkan lapisan senyawa yang lebih tipis di zona antarmuka dan kinerja sambungan yang lebih baik. Oleh karena itu, temperatur brazing dan waktu penahanan harus dikontrol agar material brazing mengalir ke dalam celah.
Alasan mengapa pematrian titanium dan paduannya paling baik dilakukan dalam ruang hampa dan argon adalah meskipun titanium memiliki afinitas yang besar terhadap oksigen, titanium dapat memperoleh permukaan halus dalam ruang hampa 13,3Pa karena pelarutan lapisan oksida di permukaan.
Saat mematri dalam atmosfer argon dan kisaran suhu mematri adalah 760-927 derajat , diperlukan argon dengan kemurnian tinggi untuk mencegah perubahan warna pada titanium. Umumnya argon cair pada wadah penyimpanan refrigeran digunakan karena memiliki kemurnian yang tinggi.
Saat mematri titanium dan paduan titanium, senyawa intermetalik yang rapuh sering kali terbentuk pada antarmuka atau celah brazing, sehingga mengurangi kinerja sambungan brazing. Ikatan difusi dapat digunakan untuk meningkatkan kinerja sambungan brazing. Selama pematrian, foil tembaga, foil nikel, atau foil perak setebal 50μm ditempatkan di antara paduan titanium, yang masing-masing membentuk eutektik Cu-Ti, Ni-Ti, dan Ag-Ti dengan mengandalkan reaksi kontak antara titanium dan logam-logam tersebut. Kemudian senyawa intermetalik yang rapuh ini terdifusi. Sambungan berikat difusi memiliki kinerja yang relatif baik pada suhu dan waktu tertentu.
Selain itu, paduan titanium fase + -dapat digunakan dalam kondisi anil, perlakuan larutan, atau penuaan. Jika anil diperlukan setelah pematrian, tersedia tiga skema: mematri pada atau di bawah suhu anil setelah anil; mematri pada suhu di atas suhu anil dan mengadopsi proses pendinginan tersegmentasi dalam siklus mematri untuk mendapatkan struktur anil; dan mematri pada suhu di atas suhu anil dan kemudian anil.