เนื่องจากข้อดีหลายประการ เช่น ความแข็งแรงจำเพาะสูง ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และทนต่ออุณหภูมิสูง โลหะผสมไททาเนียมจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ กองทัพเรือ และเคมี
ไทเทเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมเป็นวัสดุโครงสร้างโลหะชนิดหนึ่งที่มีความแข็งแรงจำเพาะสูงและทนต่อการกัดกร่อนได้ดี มีความเป็นพลาสติกในกระบวนการสูงและสามารถเปลี่ยนรูปได้มากแม้ภายใต้สภาวะการเปลี่ยนรูปเย็น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ฟอยล์ไทเทเนียมบริสุทธิ์ได้ถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น แผ่นลูกฟูกสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมอิเล็กโทรไลซิส และแผงผนังม่านไทเทเนียม
การขึ้นรูปด้วยความเย็นเป็นวิธีการขึ้นรูปฟอยล์ที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นไทเทเนียม TA1 โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นจากการปั๊มเย็น และแถบจะต้องมีคุณสมบัติการขยายตัวที่ดี ฟอยล์ไทเทเนียมบริสุทธิ์มีข้อเสียในกระบวนการปั๊มและขึ้นรูปดังต่อไปนี้: (1) การเด้งกลับขนาดใหญ่ ความต้านทานแรงดัดงอของไทเทเนียมค่อนข้างสูง โมดูลัสของความยืดหยุ่นมีขนาดเล็ก ดังนั้นความเครียดยืดหยุ่นจึงสูง และการฟื้นตัวหลังจากการขึ้นรูปมีขนาดใหญ่ (2) พลาสติกแอนไอโซโทรปีมีขนาดใหญ่ เนื่องจากแถบโลหะผสมไทเทเนียมและฟอยล์ถูกรีดโดยวิธีแถบ และไม่สามารถเปลี่ยนทิศทางของแถบในกระบวนการผลิตแถบได้ ดังนั้นแถบและฟอยล์ โดยทั่วไปมีปรากฏการณ์แอนไอโซโทรปีสมบัติเชิงกลที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งความเป็นพลาสติก แอนไอโซโทรปีจะส่งผลต่อการขึ้นรูปด้วยการอัดอย่างมีนัยสำคัญ และโดยปกติแล้วความเป็นพลาสติกตามขวางจะต่ำกว่าทิศทางตามยาว ทำให้เกิดการแตกร้าวจากการกด
ในบทความนี้ โลหะผสมไทเทเนียม TA1 ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุทดสอบ โดยหั่นเป็นชิ้นในกระบวนการผลิตแถบ จากนั้นจึงรีดข้ามเพื่อศึกษาผลของการรีดข้ามต่อองค์กรและคุณสมบัติของฟอยล์โลหะผสมไทเทเนียม TA1
1 วัสดุและวิธีการทดสอบ
ในบทความนี้ โลหะผสมไทเทเนียม TA1 เป็นวัสดุทดสอบ ส่วนประกอบจะแสดงในตารางที่ 1 ฟองน้ำไทเทเนียมใช้ในการเตรียมแท่งโลหะผสมไทเทเนียม TA1 โดยการหลอมการบริโภคด้วยตนเองในสุญญากาศ จากนั้นจึงหลอมเป็นแผ่นที่มีความหนา 155 มม. แล้วรีดเป็นแผ่นบางโดยรีดร้อน แล้วรีดเย็นเป็นแผ่นบางเป็นแผ่นฟอยล์ มีความหนา 0.1 มม. ในกระบวนการรีดฟอยล์เย็นจากแผ่นบางจะมีวิธีการรีด 2 วิธี วิธีหนึ่งคือการรีดแบบธรรมดา กล่าวคือ การรีดโดยใช้วิธีแถบซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนทิศทางของการรีดข้ามได้ อีกวิธีหนึ่งคือการกลิ้งข้าม คือ การตัดส่วนหนึ่งของชิ้นงานทดสอบเกล็ด เปลี่ยนทิศทางการกลิ้ง (หมุน 90 องศา) ในระหว่างกระบวนการรีดครั้งต่อไป จากนั้นจึงกลิ้งอีกครั้งในทิศทางเดิมเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย หลังจากการรีด ฟอยล์ที่ใช้การรีดปกติและการรีดข้ามจะถูกอบอ่อนในเตาหลอมสุญญากาศที่อุณหภูมิ 680, 700 และ 720 องศา เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ตามลำดับ
หลังจากเสร็จสิ้นการหลอมแล้ว จะใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเพื่อสังเกตโครงสร้างจุลภาคของฟอยล์ทดสอบ และใช้เครื่องทดสอบแรงดึงเพื่อทดสอบคุณสมบัติทางกลที่อุณหภูมิห้องของฟอยล์ทดสอบ การทดสอบแรงดึงดำเนินการตามมาตรฐาน GB/T 228.1-2010
บทสรุป
(1) โครงสร้างจุลภาคของชิ้นงานโลหะผสมไททาเนียม TAl ที่ผ่านการอบอ่อนโดยการรีดแบบข้ามและการรีดแบบปกติ ทั้งสองแบบประกอบด้วยเกรนที่เท่ากัน เมื่อเปรียบเทียบวิธีการกลิ้งทั้งสองวิธีพบว่าขนาดของเมล็ดมีขนาดเล็กกว่าและองค์กรมีความเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้นหลังจากการรีดข้าม
(2) เมื่ออุณหภูมิการหลอมเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงของวัสดุจะค่อยๆ ลดลง และความเป็นพลาสติกจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น
(3) หลังจากการกลิ้งข้าม ความแข็งแรงของชิ้นงานลดลง และความเป็นพลาสติกเพิ่มขึ้น และระดับของความแข็งแรงและความเป็นพลาสติกแอนไอโซโทรปีจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะเดียวกัน อัตราส่วนกำลังรับแรงดัดงอตามขวางจะลดลงอย่างมาก
(4) ขนาดเกรนและความแข็งแรงของผลผลิตเป็นไปตามความสัมพันธ์ของฮอลล์-เพชร หลังจากการกลิ้งข้าม ค่า σ0 จะลดลงอย่างมาก และค่า K นั้นเป็นค่าบวกทั้งหมด หลังจากการกลิ้งแบบธรรมดา ค่า σ0 จะสูงกว่า และค่า K จะเป็นลบทั้งหมด
