FAST-ковка стружки титанового сплава: твердотельный замкнутый цикл переработки отходов аэрокосмической механической обработки

Титановые сплавы обладают превосходными свойствами, однако изготовленные из них компоненты имеют очень высокую стоимость из-за сложной многостадийной обработки, включающей вакуумную плавку, многоступенчатую ковку и механическую обработку. Поэтому кованые компоненты из титановых сплавов преимущественно применяются в аэрокосмической промышленности, где необходимы высокое отношение прочности к массе, коррозионная стойкость и отличная усталостная прочность. Однако типичное отношение массы закупаемого материала к массе готового изделия для таких компонентов составляет приблизительно 9:1, поскольку значительная часть кованой заготовки превращается при механической обработке в стружку. Объем образующейся отходной стружки титановых сплавов увеличивается по мере роста числа заказов на воздушные суда и количества содержащихся в них титановых компонентов. В настоящей работе отходную стружку перерабатывали с использованием двухстадийного твердотельного процесса FAST-forge, включающего технологию спекания с полевым воздействием (FAST), за которой следует горячая ковка. Очищенную стружку Ti-6Al-4V полностью консолидировали методом FAST при температурах ниже и выше трансуса, а затем подвергали горячей ковке при температурах ниже трансуса и различных скоростях деформации. Показано, что заготовки Ti-6Al-4V FAST, полученные из стружки, характеризуются эквивалентными параметрами течения при горячей ковке и формирующимися микроструктурами по сравнению с аналогично обработанным дорогостоящим гидридно-дегидридным порошком и ранее описанным литым и деформированным материалом, полученным по процессу Кролла. Это подтверждает, что титановая стружка является качественным исходным сырьем для последующей обработки. Кроме того, FAST-forge представляет собой жизнеспособный маршрут замкнутого цикла переработки отходов механической обработки в компоненты нового поколения для транспортных средств и неаэрокосмических применений, что может радикально изменить экономику производства компонентов из титановых сплавов.