Gr9 (Ti-3Al-2,5 V) titaanisulam on madala -alumiiniumekvivalendiga peaaegu- tüüpi titaanisulam, mis on saadud TC4 sulami iteratiivsest optimeerimisest. Sellel on suurepärased mehaanilised omadused kõrgel ja madalal temperatuuril, korrosioonikindlus ning külm- ja kuumtöötlemise plastilisus, samas on see stabiilne ja usaldusväärne vormitavus ja keevitatavus. See on kvaliteetsete{12}}kergete torude põhimaterjal. Tänu oma laiaulatuslikele jõudluse eelistele kasutatakse Gr9 titaanisulamist torusid laialdaselt sellistes võtmevaldkondades nagu lennukimootorite hüdraulilised kütusetorud, tipptasemel spordivarustus, õlipuurimiskorpus ja soojusvahetustorustikud, kus materjali ühtsusele, mikrostruktuuri stabiilsusele ja vormimise konsistentsile esitatakse protsessile äärmiselt kõrged nõuded.
Gr9 titaanisulamist torude partii külmvaltsimisel tekkisid suured pikisuunalised läbistavad praod, kui torusid õhendati Φ70mm × 8mm-lt Φ55mm × 6mm-le. Praod olid lokaalselt koondunud piki toru korpuse pikisuunas, ilma ilmsete kriimustuste, löökide või muude väliste kahjustusteta toru pinnal. Praod tungisid täielikult läbi toru seina, põhjustades selle torude partii 60% praagi määra, mõjutades tõsiselt tootmise edenemist ja valmistoote kvalifitseerimise määra. Defekti algpõhjuse täpseks tuvastamiseks ja partii pragunemise probleemi lahendamiseks viidi selles uuringus läbi süstemaatilisi katseid, sealhulgas komponentide analüüsi, metallograafilist vaatlust, murdude morfoloogia analüüsi ja mikrokõvaduse võrdlust, et analüüsida põhjalikult Gr9 torude külmvaltsimise pragunemismehhanismi ja töötada välja sihipärased protsessi optimeerimise lahendused.
Selles katses koguti mitu proovide komplekti nii toru pragunenud kui ka puutumata piirkondadest. Keemilist koostist analüüsiti ICP täis-spektri otse-lugemisspektromeetri ja TC-600 hapniku- ja lämmastikuanalüsaatoriga. Samal ajal valmistati piki- ja põiki metallograafilised proovid ning metallograafiline söövitus viidi läbi vesinikfluoriidhappe, lämmastikhappe ja veepõhise söövitusvahendiga. Erinevusi maatriksi struktuuris täheldati optilise mikroskoobi abil. Pragude murdumispinna mikrostruktuuri vaadeldi skaneeriva elektronmikroskoobi abil ja mõlemat tüüpi proovide puhul viidi läbi mitmepunktiline kõvaduse võrdluskatse, kasutades mikrokõvaduse testerit, et tuvastada põhjalikult defektide peamised põhjused.
Koostise analüüs näitas pragunenud proovides kõrvalekaldeid – liigne raua- ja hapnikusisaldus lähenes standardi ülempiirile, mis aitas oluliselt kaasa materjali omaduste kõikumisele. Metallograafiline analüüs näitas, et toru tervetel aladel oli ühtlane ja stabiilne standardne ühtlane struktuur, millel on korrapärane terade paigutus ja hea mikrostruktuuri konsistents; pragunenud aladel ilmnes aga -faasi ebanormaalne rikastumine põikisuunas ja oluliselt jämedamad terad pikisuunas, mis näitas suundumust Widmanstätteni struktuuri muundumisele ja tugevalt halvenenud mikrostruktuuri ühtlust.
Murdepinna mikroskoopiline vaatlus kinnitas, et toru pragunemine oli tüüpiline teradevaheline habras murd, millel puuduvad plastilise deformatsiooni omadused, mis viitab protsessi{0}}indutseeritud pragunemisele, mille põhjustas sisemine mikrostruktuuri ebahomogeensus. Kõvaduse testimine kinnitas defekti veelgi, näidates, et keskmine Vickersi kõvadus pragunenud piirkonnas oli 15% kõrgem kui tavalisel maatriksil, moodustades lokaalseid kõvastunud piirkondi ja põhjustades toru ebaühtlase vastupidavuse veeredeformatsioonile.
Põhjalike katseandmete analüüs paljastas torude partii pragunemise algpõhjuse: Gr9 sulami sulatamise ja partiide valmistamise etapis kasutati raudnaelu legeerelementidena. Kuid raudnaelad ei saanud segamise ajal ühtlaselt hajutada, mille tulemuseks oli raua ebaühtlane jaotus sulatuselektroodidel. Lõppkokkuvõttes põhjustas see valuplokis lokaalseid raua eraldamise defekte. Need eraldatud alad suurendasid oluliselt materjali kõvadust ja deformatsioonikindlust, moodustades lokaalselt karastatud plokke. Järgneva külmvaltsimise ja suure plastilise deformatsiooni ajal ei vastanud kõvastunud alad tavalise maatriksi deformatsioonivõimele, põhjustades pingekontsentratsiooni, mida ei saanud ühtlaselt vabastada. Lõppkokkuvõttes põhjustas see hapra pragunemise piki terade piire, moodustades pikisuunalised läbistavad praod.
Selle protsessi defekti algpõhjuse kõrvaldamiseks viidi tootmise lõpus läbi täpsed protsessi muudatused. Sulamite partiisüsteemi optimeeriti, välistades raudnaelte otsese lisamise ja asendades selle TiFe ja VAlFe põhisulamitega, et saavutada legeerelementide ühtlane segunemine ja stabiilne sulamine. Pärast protsessi optimeerimist ja partiide valtsimise tootmise kontrollimist ei ilmnenud Gr9 titaanisulamist torudel enam defekte, nagu pikisuunaline pragunemine ja lokaalne habras purunemine. Toru mikrostruktuur oli ühtlane, mõõtmed stabiilsed ja vormimise kvalifitseerimise määr paranes oluliselt, kontrollides täielikult defektide põhjuste analüüsi täpsust ja parandamisprotsessi tõhusust.
See Gr9 torude külmvaltsimise krakkimisprotsessi uuring näitas selgelt sulamite ebaühtlase partii ja elementide eraldamise surmavat mõju titaanisulamist torude vormimiskvaliteedile. Täpsete titaanisulamist torude tootmisel on külmvaltsimise kvaliteedi kontrollimisel põhilised võtmed sulatuspartiide ühtlus, lisandite elementide kontroll ja mikrostruktuuri stabiilsus. Vahesulamite partiide valmistamise protsessi optimeerimisega saab vältida selliseid defekte nagu elementide eraldamine, ebanormaalne mikrostruktuur ja ebaühtlane kõvadus, mis lahendab täielikult Gr9 torude külmvaltsimisel tekkiva rabeda pragunemise probleemi.
See uurimus pakub olulist teoreetilist tuge Gr9 titaanisulamist torude standardiseeritud, suures mahus ja kõrge-kvaliteetse valtsimise jaoks, täiustades tõhusalt titaanisulamite sulatamise ja plasti vormimise protsesside juhtimissüsteemi ning sellel on märkimisväärne insenerirakendusväärtus täppis- ja kosmose-, naftakeemia- ja naftakeemiaseadmetes kasutatavate torude kvaliteedi ja tõhususe parandamiseks.