Het creëren van hittebestendige "DRAAD" geheime wapens: Onderzoek naar plastische vervorming en proces van Chengxin-legeringsdraad

1. Inleiding

️

Chengxin-legeringsdraden worden veel gebruikt in elektrische verwarmingstoepassingen bij hoge temperaturen, waaronder verwarmingselementen, industriële ovens en ruimtevaartsystemen. Deze scenario's stellen strenge eisen aan hun vervormingseigenschappen. Het fabricageproces maakt gebruik van een tweefasige koudtrek-methode in combinatie met isothermisch gloeien om zowel dimensionale precisie als structurele prestaties te garanderen. Casestudies geven aan dat de draaddiametertolerantie zo strak is als ±0,002 mm.

Deze studie heeft tot doel de onderliggende mechanismen van plastische vervorming in Chengxin-legeringsdraden te analyseren en strategieën voor procesoptimalisatie te onderzoeken om een betere prestatiecontrole mogelijk te maken.

2. Analyse van plastische vervormingsmechanismen

2.1 Dislocatiebeweging en -accumulatie

Het fundamentele vervormingsmechanisme omvat dislocatieglijding en -klimmen. Tijdens koudtrekken wordt een aanzienlijk aantal rand- en schroefdislocaties gegenereerd binnen het rooster en geaccumuleerd onder aangebrachte spanning. Volgens de dislocatietheorie leidt de vorming van gemengde dislocaties tot complexe spanningsveldverdelingen, wat uiteindelijk de plastische grens van het materiaal beïnvloedt.

2.2 Bauschinger-effect

Na een eerste koudtrek-gang kan het aanbrengen van een omgekeerde belasting (zoals lokale compressie of omgekeerde spanning) leiden tot een vermindering van de vloeigrens. Dit wordt toegeschreven aan restspanningen en dislocatiestructuren die zich ontwikkelen tijdens koudbewerking. Het Bauschinger-effect heeft met name invloed op de stabiliteit van de afgewerkte draad en het gedrag ervan bij verdere verwerking.

2.3 Dynamisch herstel en herkristallisatie

Chengxin past isothermisch gloeien toe, waardoor dislocatiestructuren kunnen worden geëlimineerd of gereorganiseerd bij verhoogde temperaturen. Dit proces bevordert roosterherstel, subkorrelvorming of zelfs volledige herkristallisatie, waardoor de ductiliteit wordt verbeterd, de werkharding wordt verminderd en de vermoeiingsweerstand wordt verhoogd. Isothermisch gloeien helpt ook de textuuruniformiteit te verfijnen, wat gunstig is voor thermische betrouwbaarheid op lange termijn.

3. Controlestrategieën voor vervormingsmechanismen

3.1 Tweefasig koudtrekken met isothermisch gloeien

• Eerste trekfase: Vermindert geleidelijk de diameter, induceert dislocatienetwerken en verhoogt de hardheid en sterkte. 
• Gloeifase: Nauwkeurig gecontroleerde isothermische verwarming elimineert dislocaties met hoge dichtheid en restspanningen, wat resulteert in verzachting en herstel van de plasticiteit.
• Tweede trekfase: Verdere vervorming wordt toegepast, waarbij gebruik wordt gemaakt van herstelde ductiliteit en tegelijkertijd de sterkte en dimensionale precisie worden verbeterd.

Caseresultaten tonen aan dat deze methode de treksterkte op ongeveer 600 MPa houdt en de vermoeiingslevensduur met ongeveer 30% verlengt.

3.2 Nauwkeurige temperatuurregeling en ontwerptijd

Gloeitemperatuur en -duur moeten worden geoptimaliseerd op basis van het type legering (bijv. hoogzuiver Ni–Cr of Cu–Ni). Lagere temperaturen bevorderen dislocatieherstel, terwijl hogere temperaturen of langere tijden herkristallisatie vergemakkelijken. Overmatige behandeling kan echter leiden tot korrelvergroving, wat de prestaties bij hoge temperaturen in gevaar brengt. Chengxin hanteert doorgaans een gloeibereik tussen 500–800 °C, gebaseerd op standaard herkristallisatiegedragscurven.

3.3 Oppervlaktecoating voor vervormingsmodulatie

Het draadoppervlak is gecoat met een dubbellaags oxidesysteem (een buitenste siliciumgebaseerde laag en een binnenste aluminiumoxide-laag). Tijdens vervorming bij hoge temperaturen biedt deze coating niet alleen oxidatiebescherming, maar beperkt ook subtiel de dislocatiebeweging nabij het oppervlak. Dit verbetert de vervormingsuniformiteit en helpt de initiatie van vermoeidheidsscheuren te onderdrukken.

4. Prestatie- en microstructuureactie

5. Toepassingsinzichten en toekomstige richtingen

Door analyse van de vervormingsmechanismen en controlestrategieën bereiken Chengxin-legeringsdraden:

• Ultra-precieze afmetingen (±0,002 mm)
• Hoge treksterkte (600 MPa)
• Verlengde vermoeiingslevensduur
• Superieure oxidatiebestendigheid bij verhoogde temperaturen

Deze kenmerken maken ze ideaal voor precisie thermische controlesystemen en industriële toepassingen met een lange levensduur.

Conclusie

Door geavanceerde koudtrek- en isothermische gloeitechnieken te integreren, beheren Chengxin-legeringsdraden effectief hun microstructurele plastische vervormingsmechanismen. Het resultaat is een evenwichtige combinatie van hoge sterkte, dimensionale stabiliteit en uitstekende prestaties bij hoge temperaturen. Deze mechanisme–proces–prestatie feedbackloop biedt een duidelijke weg voor de ontwikkeling van hoogwaardige legeringsdraden van de volgende generatie.