온간 압축과 리튬 기반 스테아레이트 윤활제를 결합하면 티타늄 입자의 변형 저항과 다이 벽 마찰이 모두 시너지 효과를 통해 감소합니다. 약 150°C에서 작동함으로써 이 공정은 최대 2000 MPa의 극심한 압축 압력을 사용할 수 있게 하여 티타늄 부품이 매우 높은 그린 밀도를 갖도록 합니다.
이 방법의 핵심 이점은 금속 분말의 자연적인 저항을 극복하여 분말 가공 부품과 완전 밀착 티타늄 재료 간의 성능 격차를 좁힐 수 있다는 것입니다.
온간 압축의 역학
입자의 열 연화
티타늄 분말 야금에서 높은 밀도의 주요 장벽은 재료의 고유한 변형 저항입니다.
분말을 약 150°C로 가열하면 입자가 부드러워집니다. 이는 항복 강도를 크게 줄여 압력 하에서 더 단단하게 변형되고 쌓일 수 있도록 합니다.
리튬 기반 윤활제의 역할
표준 윤활제는 높은 밀도의 티타늄에 필요한 열 및 압력 조건에서 실패하거나 분해되는 경우가 많습니다.
리튬 기반 스테아레이트 윤활제는 이 온간 압축 환경에서 특히 효과적입니다. 150°C에서 윤활성을 유지하여 분말 덩어리와 다이 벽 사이에서 발생하는 마찰을 크게 최소화합니다.
고압 기능 달성
2000 MPa 압력 잠금 해제
표준 냉간 압축에서 높은 마찰과 입자 저항은 다이 손상 또는 수익 감소 전에 적용할 수 있는 유효 압력을 제한합니다.
온간/리튬-스테아레이트 조합이 이러한 저항 요소를 낮추기 때문에 장비는 최대 2000 MPa의 압력에 안전하게 작동할 수 있습니다. 이는 기존의 냉간 압축에서는 거의 달성할 수 없는 압력 규모입니다.
성능 격차 해소
티타늄 분말 사용의 궁극적인 목표는 단조(완전 밀착) 티타늄의 특성을 모방하는 것입니다.
이 방법을 통해 더 높은 그린 밀도를 달성함으로써 최종 소결 부품은 완전 밀착 재료에 훨씬 가까운 기계적 특성을 나타냅니다. 이는 생산된 부품의 품질 등급을 효과적으로 높입니다.
운영 고려 사항 및 절충점
장비 기능 요구 사항
결과는 우수하지만 이를 달성하려면 특수 장비가 필요합니다.
이 공정의 이점을 실현하려면 압축 장비가 2000 MPa를 견딜 수 있어야 합니다. 저압 압축용으로 지정된 표준 프레스는 온간 공정에서 제공하는 변형 저항 감소를 활용할 수 없습니다.
온도 정밀도
이 방법의 성공은 열 안정성에 달려 있습니다.
이 공정은 약 150°C에서 특별히 최적화되었습니다. 이 온도에서 크게 벗어나면 리튬-스테아레이트 윤활제의 동작이 변경되거나 티타늄 분말의 변형 저항이 충분히 낮아지지 않을 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
이 공정은 모든 응용 분야에 적합하지 않으며, 특히 고성능 요구 사항에 적합합니다.
- 주요 초점이 최대 밀도인 경우: 이 온간 압축 주기를 구현하여 2000 MPa 압력을 활용하면 입자 패킹과 그린 강도를 극대화할 수 있습니다.
- 주요 초점이 재료 성능인 경우: 이 방법을 사용하여 완전 밀착 단조 티타늄의 기계적 특성과 경쟁해야 하는 부품을 생산하십시오.
온도와 윤활제 화학을 엄격하게 제어함으로써 티타늄 분말 압축을 순형상 공정에서 고성능 제조 솔루션으로 전환합니다.
요약표:
| 매개변수 | 표준 냉간 압축 | 온간 압축 + 리튬 스테아레이트 |
|---|---|---|
| 작동 온도 | 주변 | 약 150°C |
| 최대 압축 압력 | 제한됨 (낮은 밀도) | 최대 2000 MPa |
| 윤활제 유형 | 표준 아연/아미드 스테아레이트 | 리튬 기반 스테아레이트 |
| 입자 거동 | 높은 항복 강도 | 열 연화 / 저항 감소 |
| 결과 밀도 | 일반적인 그린 밀도 | 매우 높음 (거의 완전) 밀도 |
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참고문헌
- I.M. Robertson, G. B. Schaffer. Review of densification of titanium based powder systems in press and sinter processing. DOI: 10.1179/174329009x434293
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