Comparison among different glass coatings to prevent alpha-case formation during extrusion of a Ti-6Al-4V alloy

To understand more precisely the oxygen absorption and the related alpha-case formation in the extrusion process of the Ti-6Al4V titanium alloy, this study has been commissioned by an external company to the Metallurgy laboratory of the “Politecnico di Milano”, Lecco campus. The extrusion process carried out by the company requires a covering of the external surface of a round billet with glass powder. Then the billet is heated, extruded and cooled. Due to the titanium high affinity with the oxygen, an alpha-case layer appears on the surface. In this study, some samples taken from a billet have been covered with two different types of glass, each one divided into different thickness classes and heated at three different temperatures: 1100, 1180 and 1260 [°C]. Covering effect from oxygen absorption of glasses has been analyzed. Micro-hardness profile approach has been used to evaluate oxygen absorption. Average hardness evaluations in micro-hardness profiles and measurement of oxygen absorption distance have been employed to compare the covering effect of the glasses. Uncovered samples have been analyzed through heating at the same temperatures (1100, 1180, 1260 [°C]) at different time (30, 15, 10, 5, 2,5 minutes), in order to understand the evolution of the alpha-case and oxygen enriched thickness.

Per capire in modo più approfondito l’assorbimento di ossigeno e la relativa formazione di alpha-case durante il processo di estrusione della lega Ti-6Al-4V, questo studio è stato commissionato da un’azienda al dipartimento d’ingegneria meccanica del “Politecnico di Milano”, campus di Lecco. Il processo di estrusione svolto all’interno dall’azienda prevede di coprire la superficie esterna di una billetta con polvere di vetro. In seguito la billetta è riscaldata, estrusa e raffreddata. A causa dell’elevata affinità del titanio con l’ossigeno, uno strato di alpha-case appare in superficie. In questo studio, alcuni campioni ricavati da una billetta sono stati ricoperti con due diverse tipologie di vetro, ciascuno suddiviso in differenti classi di spessore, ed estrusi a tre diverse temperature: 1100, 1180, 1260 [°C]. L’effetto di copertura dei vetri verso l’ossigeno stato analizzato. L’assorbimento di ossigeno è stato valutato tramite il metodo delle micro-durezze. L’effetto protettivo dei vetri è stato valutato tramite il confronto dei parametri di durezza media e strato arricchito di ossigeno. Campioni senza vetro sono stati analizzati alle stesse temperature (1100, 1180, 1260 [°C]) con tempi di mantenimento differenti (30, 15, 10, 5, 2,5 minuti), per poter capire l’evoluzione dell’alpha-case e strato arricchito di ossigeno.