Gr9 (Ti-3Al-2.5V) títanblendi er lágt-áljafngildi nálægt- gerð títanálblöndu sem er unnin úr endurtekinni hagræðingu TC4 álfelgurs. Það hefur framúrskarandi vélrænni eiginleika við háan og lágan hita, tæringarþol og mýkt við kalda og heita vinnu, en sýnir jafnframt stöðugan og áreiðanlegan mótunarhæfni og suðuhæfni. Það er kjarnaefni fyrir hágæða-léttar slöngur. Vegna alhliða frammistöðukosta þess eru Gr9 títan ál rör mikið notaðar á lykilsviðum eins og vökvaeldsneytisleiðslur fyrir flugvélar, hágæða íþróttabúnað, olíuborunarhylki og hitaskiptaleiðslur, þar sem mjög miklar kröfur eru gerðar um einsleitni efnis, stöðugleika örbyggingar og mótunarsamkvæmni.
Við kaldvalsingu framleiðslulotu af Gr9 títan álrörum, urðu stórar lengdarsprungur í gegnum lengdina þegar rörin voru þynnt úr Φ70mm×8mm í Φ55mm×6mm. Sprungurnar voru staðbundnar samþjappaðar meðfram lengdarstefnu slöngunnar, án augljósra rispna, höggs eða annarra ytri skemmda á yfirborði slöngunnar. Sprungurnar fóru alveg í gegnum rörvegginn, sem olli beint 60% ruslhlutfalli fyrir þessa lotu af rörum, sem hafði alvarleg áhrif á framleiðsluframvindu og hæfi fullunnar vöru. Til að bera kennsl á rót gallans nákvæmlega og leysa sprunguvandamálið, gerði þessi rannsókn kerfisbundnar tilraunir, þar á meðal greiningu á íhlutum, málmfræðileg athugun, greining á brotaformi og samanburð á örhörku til að greina djúpt kaldvalsandi sprungukerfi Gr9 röra og þróa markvissar lausnir til að fínstilla ferlið.
Í þessari tilraun var mörgum settum af sýnum safnað úr bæði sprungnum og ósnortnum svæðum pípunnar. Efnasamsetning var greind með því að nota ICP full-róf bein-lesandi litrófsmælis og TC-600 súrefnis- og köfnunarefnisgreiningartæki. Samtímis voru útbúin lengdar- og þvermálmsýni og málmæting var framkvæmd með flúorsýru, saltpéturssýru og vatns-æta. Mismunur á uppbyggingu fylkisins sást með því að nota ljóssmásjá. Öruppbygging sprungubrotsyfirborðsins var skoðuð með því að nota rafeindasmásjá og margpunkta hörkuprófun var gerð á báðum tegundum sýna með því að nota örhörkuprófara til að bera kennsl á algerlega helstu orsakir gallanna.
Samsetningargreining leiddi í ljós frávik í sprungnu sýnunum, þar sem of mikið járninnihald og súrefnisinnihald nálgaðist efri mörk staðalsins, sem stuðlaði verulega að sveiflum í efniseiginleikum. Málmfræðileg greining sýndi að ósnortið svæði pípunnar sýndu samræmda og stöðuga staðlaða jafnáxla uppbyggingu með reglulegu kornafyrirkomulagi og góðri samkvæmni örbyggingar; hins vegar sýndu sprungusvæðin óeðlilega auðgun á -fasa í þverstefnu og marktækt grófari korn í lengdarstefnu, sem sýndi tilhneigingu til umbreytingar Widmanstätten-byggingar og verulega versnandi einsleitni örbyggingar.
Smásæ athugun á yfirborði brotsins staðfesti að sprungan í pípunni var dæmigerð brot í millikorna, án plasta aflögunareiginleika, sem gefur til kynna ferli-framkallaðrar sprungu af völdum innri örbyggingarósamkvæmni. Hörkuprófun staðfesti gallann enn frekar og sýndi að meðalhörku Vickers á sprungusvæðinu var 15% hærri en í venjulegu fylki, myndaði staðbundin hert svæði og olli ójafnri mótstöðu gegn veltandi aflögun í pípunni.
Greining á yfirgripsmiklum tilraunagögnum leiddi í ljós undirrót þess að lotan sprungur í pípunum: Á Gr9 álbræðslu- og blöndunarstigi voru járnnaglar notaðir sem lyfjaefni fyrir málmblöndur. Hins vegar tókst ekki að dreifa járnnöglunum jafnt við blöndun, sem leiddi til ójafnrar járndreifingar á bræðslurafskautunum. Þetta leiddi að lokum til staðbundinna járnaðskilnaðargalla innan hleifarinnar. Þessi aðskildu svæði jók verulega efnishörku og aflögunarþol og mynduðu staðbundna hertu blokkir. Við síðari kaldvalsingu og mikla plastaflögun passuðu hertu svæðin ekki við aflögunargetu venjulegs fylkis, sem olli álagsstyrk sem ekki var hægt að losa jafnt. Þetta leiddi að lokum til brothættra sprungna meðfram kornamörkum, sem mynduðu langvarandi sprungur.
Til að bregðast við þessari undirrót ferli gallans voru nákvæmar breytingar á ferli framkvæmdar í lok framleiðslunnar. Álblöndunarkerfið var fínstillt, útilokaði beina viðbót við járnnöglum og kom í staðinn fyrir TiFe og VAlFe meistarablöndur til að ná samræmdri blöndun og stöðugri bræðslu á málmblöndur. Eftir hagræðingu ferlis og sannprófun á lotuvalsframleiðslu sýndu Gr9 títan ál rör ekki lengur galla eins og langsum sprungur og staðbundið brothætt brot. Öruppbygging rörsins var einsleit, stærðin var stöðug og hæfnishlutfall myndunar var verulega bætt, sem staðfestir að fullu nákvæmni gallansgreiningar og skilvirkni úrbótaferlisins.
Þessi rannsókn á kaldvalsandi sprunguferli Gr9 röra leiddi greinilega í ljós banvæn áhrif ójafnrar álblöndur og aðskilnaðar frumefna á myndunargæði títan álröra. Við framleiðslu á nákvæmum títan álrörum eru einsleitni bræðsluflokkunar, eftirlit með óhreinindum og stöðugleiki örbyggingar lykilatriði til að stjórna gæðum kaldvalsunar. Með því að fínstilla milliblöndunarferli álfelgunnar er hægt að forðast galla eins og aðskilnað frumefna, óeðlilega örbyggingu og ójafna hörku frá upprunanum, sem leysir algjörlega vandamálið við brothætta sprungu í kaldvalsingu Gr9 röra.
Þessi rannsókn veitir mikilvægan fræðilegan stuðning við staðlaða, stóra- og hágæða rúlluframleiðslu á Gr9 títan álrörum, sem bætir í raun ferli eftirlitskerfi fyrir títanbræðslu og plastmyndun, og hefur umtalsvert verkfræðilegt gildisgildi til að bæta gæði og skilvirkni nákvæmnis títanröra sem notaðar eru í geimferðum,{3} og há{3}etroefnafræðilegum búnaði,{3}