Titaniumlegering staat bekend als het "ruimtemetaal" of "oceaanmetaal" omdat het de sterkte van staal combineert met de lichtheid van aluminium en goed presteert in extreme corrosie en omgevingen met hoge temperaturen. Deze uitstekende prestaties brengen echter ook aanzienlijke bewerkingsuitdagingen met zich mee.Titaniumlegering is inherent "koppig": het heeft een hoge vervormingsweerstand, zoals een harde "hardnekkige steen"; Het heeft een slechte thermische geleidbaarheid en warmte kan lokaal gemakkelijk worden verzameld, wat tot oververhitting leidt; Het is extreem actief bij hoge temperaturen en reageert als een hongerige wolf met zuurstof, stikstof enz. in de lucht, waardoor een broze en harde oppervlaktelaag ontstaat. Daarom kunnen we het niet behandelen als gewoon gesmeed staal. Smeden, een eeuwenoude en intelligente technologie, is geen eenvoudig vormgeven van titaniumlegeringen, maar meer een zorgvuldig gepland 'temmen'-proces. Het belangrijkste doel is om de grove originele gegoten structuur te doorbreken door hoge temperaturen en druk, en de interne structuur te transformeren in uniforme, dichte en fijne korrels, om zo het potentieel van titaniumlegering - hoge sterkte, hoge taaiheid, vermoeidheidsweerstand - volledig te stimuleren.
Het smeden van een titaniumlegering is geenszins in staat tot brute kracht, het begint met een zorgvuldige voorbereiding en nauwkeurige voorspelling. Ten eerste is verwarming een cruciale stap. Titaniumlegeringen hebben een zeer smal smeedtemperatuurvenster, doorgaans tussen 850 graden en 950 graden (voor verschillende kwaliteiten). Als de temperatuur te laag is, is het materiaal moeilijk te vervormen en gemakkelijk te barsten; Als de temperatuur te hoog is, groeien de korrels snel of smelten ze zelfs te heet, waardoor productafval ontstaat. Dit temperatuurbereik wordt strikt gecontroleerd en moet "precies goed" zijn. Het verwarmingsproces wordt meestal uitgevoerd in een elektrische of gasoven, waar de atmosfeer neutraal of licht geoxideerd moet blijven, en soms is zelfs argonbescherming vereist om de inademing van schadelijke gassen tot een minimum te beperken. Bovendien is de voorbereiding van het knuppeloppervlak vóór het smeden van cruciaal belang, omdat eventuele kleine scheurtjes of defecten na het smeden kunnen worden vergroot, waardoor een zorgvuldige schoonmaak noodzakelijk is. Er kan worden gezegd dat voordat de titaniumlegering in de gesmede hamer werd gestuurd, ingenieurs het hele 'transformatie'-pad er al voor hadden gepland door middel van thermodynamische berekeningen en procesontwerp.
Wanneer de tot hitte verhitte titaniumlegering eruit wordt gehaald, begint een "hete verwerking" in een race tegen de klok. Het smeedproces wordt gewoonlijk verdeeld in meerdere branden (dwz verwarmings--smeed-opwarmcycli). De eerste is "blanking", dat wil zeggen het gebruik van enorme druk om voorlopig de losse en grove korrelstructuur in de staaf te breken. Dit wordt gevolgd door 'multi-directioneel smeden', wat de essentie is van het smeden van titanium. De vakman of manipulator moet voortdurend de richting van de kracht op de knuppel veranderen en herhaaldelijk van streek maken en verlengen. Dit proces lijkt op kneden: door plastische vervorming in meerdere-richtingen worden de interne korrels volledig gebroken, gedraaid en gereorganiseerd, wat resulteert in een fijne en uniforme isoaxiale kristalstructuur. Dit verbetert niet alleen de uniformiteit van het materiaal aanzienlijk, maar verbetert ook de uitgebreide mechanische eigenschappen aanzienlijk. Tijdens het hele vervormingsproces worden de vervormingshoeveelheid, de vervormingssnelheid en de uiteindelijke smeedtemperatuur uiterst strikt gecontroleerd. De uiteindelijke smeedtemperatuur mag niet te laag zijn, anders zal dit leiden tot verharding of zelfs scheuren. Bij modern smeden wordt meestal gebruik gemaakt van hydraulische persen of snelsmeedpersen, die een soepele en enorme druk kunnen leveren om een "zachte en stevige" vormgeving van titaniumlegeringen te bereiken.
Afhankelijk van de vorm en vereisten van het eindproduct, is het smeden van titaniumlegeringen hoofdzakelijk verdeeld in twee paden: vrij smeden en matrijssmeden. Vrij smeden is, zoals de naam al doet vermoeden, het lokaal of in zijn geheel plastisch vormen van knuppels met eenvoudig gereedschap (zoals platte aambeelden, profielaambeelden). Het is zeer flexibel en geschikt voor de productie van grote, relatief eenvoudige smeedstukken, zoals schijven en assen voor vliegtuigmotoren, of voor drukbestendige- scheepsbehuizingen. Vrij smeden biedt een betere zekerheid over de diepe kwaliteit van smeedstukken, maar heeft een beperkte maatnauwkeurigheid en vormcomplexiteit. Bij het smeden van matrijzen wordt de verwarmde knuppel in een vooraf-gefabriceerde precisievormholte geplaatst en deze met druk gevuld om de vormholte te vullen. Deze methode kan in één keer onderdelen vormen met complexe vormen en precieze afmetingen, zoals landingsgestellen van vliegtuigen, bladen, enz. Het smeden van de matrijs heeft een kleine verwerkingstoeslag en een hoog materiaalgebruik, maar de matrijskosten zijn hoog en de vereisten voor het smeden van procesparameters zijn veeleisender. Welk pad we moeten kiezen is de kunst van het balanceren-tussen productprestaties, productiekosten en productiecycli.
Het einde van het smeden is niet het einde van het hele proces. Titaniumonderdelen die zojuist zijn gesmeed, hebben enorme restspanningen en een ongelijkmatige structuur aan de binnenkant, die een "warmtebehandeling" moeten krijgen om te stabiliseren en te optimaliseren. Door verschillende processen, zoals uitgloeien en oplossingsveroudering, kan de microstructuur ervan worden aangepast, kunnen interne spanningen worden geëlimineerd en kunnen de prestaties van het materiaal in een optimale en stabiele staat worden bereikt. Na deze reeks 'tempering'- en 'brandtests' zijn titaniumlegeringen eindelijk herboren als hoogwaardige materialen-die bestand zijn tegen 10.000 meter diepe- zeedruk, bestand zijn tegen hoge- luchtstromen tijdens supersonische vluchten, of tientallen jaren veilig in het menselijk lichaam kunnen dienen. Vooruitkijkend evolueert de smeedtechnologie van titaniumlegeringen in de richting van grotere precisie en intelligentie. Isothermisch smeden, bijna--netvorming en andere technologieën kunnen extreem complexe vormen produceren met vrijwel geen verdere bewerking bij een constantere temperatuur en een lagere vervormingsweerstand. Tegelijkertijd wordt computersimulatietechnologie op grote schaal gebruikt om de metaalstroom, temperatuurveranderingen en weefselevolutie tijdens het smeedproces te voorspellen, zodat deze 'temmende' reis vanaf het begin op de goede weg is. Er kan worden gezegd dat elk succesvol smeden van een titaniumlegering een perfecte dialoog is tussen menselijke intelligentie en de materiële natuur.
