低成本高性能粉末冶金钛合金

粉末冶金是短流程制备低成本、高性能钛及钛合金的有效方法。低成本氢化脱氢（HDH）钛粉可用于制备粉末冶金钛合金制件，但由于受间隙原子含量高、烧结致密度低和微观组织粗大等因素影响，使粉末冶金钛制品的组织性能优势得不到发挥。实验采用氢化脱氢钛粉—冷等静压—真空烧结的技术路线制备了Ti-6Al-4V烧结坯，间隙原子含量低（O<0.16 wt.%, N<0.05 wt.%, H<0.015 wt.%），具有均匀细小的近等轴?组织，良好的室温拉伸性能（UTS>930 MPa, YS>870 MPa, El>14%）。实验同时表明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性，间隙原子含量的增加主要源于粉末及压坯的操作、转移和储存过程。得益于粉末冶金钛合金的细晶和近终成形特点，它无需通过开坯锻造，并且近成型的烧结坯能够提高材料利用率，减少后续热加工变形量及加工道次。因此，以粉末钛合金烧结坯替代锻坯进行后续的塑性加工能够大幅度降低钛合金构件及型材的成本。     

锻造粉末冶金Ti6Al4V合金的性能和组织研究

摘 要: 本文对粉末冶金Ti6Al4V合金进行不同方式的锻造，并对锻造前后的性能和组织进行分析。研究表明，锻造是提高粉末冶金钛合金致密度、提高力学性能的有效手段。一方面，对粉末冶金Ti6Al4V合金在不同温度下进行一次锻造变形，发现960℃锻造后合金塑性最高，延伸率达到15.44%；随着锻造温度升高，组织中等轴α不断减少，逐渐向网篮组织转变，塑性有所降低，但是由于粉末的原始颗粒边界对晶粒长大的阻碍作用，在1150℃锻造后粉末冶金Ti6Al4V合金的晶粒没有明显长大，小于20μm的晶粒约占71%。晶粒尺寸小，有利于材料的塑性，其延伸率仍达到14.30%。因此，粉末冶金Ti6Al4V合金比传统熔铸钛合金具有更宽的锻造温度窗口。另一方面，对粉末冶金Ti6Al4V合金在不同温度下进行二次锻造变形，首先在高温锻造，利用小变形量的高温锻造来提高粉末钛合金的致密度，然后在低温进行二次锻造，获取需要的组织。经过两次锻造变形的Ti6Al4V合金的延伸率均大于17%，抗拉强度大于990MPa，屈服强度大于960MPa。     

低成本高性能粉末冶金钛合金

粉末冶金是短流程制备低成本、高性能钛及钛合金的有效方法。低成本氢化脱氢（HDH）钛粉可用于制备粉末冶金钛合金制件,但由于受间隙原子含量高、烧结致密度低和微观组织粗大等因素影响,使粉末冶金钛制品的组织性能优势得不到发挥。实验采用氢化脱氢钛粉—冷等静压—真空烧结的技术路线制备了Ti-6Al-4V烧结坯,间隙原子含量低（O<0.16 wt.%, N<0.05 wt.%, H<0.015 wt.%）,具有均匀细小的近等轴?组织,良好的室温拉伸性能（UTS>930 MPa, YS>870 MPa, El>14%）。实验同时表明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性,间隙原子含量的增加主要源于粉末及压坯的操作、转移和储存过程。得益于粉末冶金钛合金的细晶和近终成形特点,它无需通过开坯锻造,并且近成型的烧结坯能够提高材料利用率,减少后续热加工变形量及加工道次。因此,以粉末钛合金烧结坯替代锻坯进行后续的塑性加工能够大幅度降低钛合金构件及型材的成本。     

镁对氢化钛烧结致密化的影响

以氢化钛粉末和镁粉为原料,利用模压工艺制备纯钛,主要研究了镁对氢化钛粉末烧结致密化的影响。结果表明,少量镁的添加能够促进氢化钛粉末的烧结致密化,而过量镁则降低烧结密度,镁添加量为0.5%(质量分数,下同)时效果最优,将烧结体相对密度由96.5%提高到98.7%。通过对烧结过程动力学、镁还原氧化钛反应的热力学和动力学,以及烧结体成分进行分析,发现少量镁促进氢化钛烧结致密化的机理为:真空烧结时镁从坯体中挥发,形成的镁蒸气对粉末颗粒表面的氧起到净化作用,提高了烧结活性,从而提高烧结密度。     

粉末冶金钛合金制备技术研究进展北大核心

钛及其合金因密度低、强度高、耐蚀性好、生物相容性好等特点被广泛应用于航空航天,汽车舰船,石油化工,生物医疗等领域。本文主要针对钛及其合金的粉末冶金制备技术研究现状进行了介绍,从制粉和成形致密化两个方面介绍了国内外的制备技术,并且指出粉末冶金钛合金未来发展的关键是微细低间隙钛粉的制备,大尺寸坯料的制备和高性能烧结坯的制备。     

粉末冶金高性能双态组织钛合金的制备

采用氢化脱氢粉末,低温真空烧结法制备了相对密度为99%的粉末冶金Ti6Al4V合金。为了消除气孔并控制微观结构形态,对其进行了锻造。结果表明,锻造试样的显微组织为具有长板条初生α和α+β片层组织的双态结构。锻造后试样可以实现抗拉强度1176 MPa,屈服强度1100 MPa,延伸率18.2%,同时具有良好的低周疲劳寿命。为了探索良好疲劳性能的原因,进行了原位疲劳观察试验。通过对裂纹扩展情况的观察,发现疲劳裂纹扩展可分为2个阶段：稳定阶段和加速阶段。致密组织减少了疲劳源在样品内部的产生。同时双态组织中的的长板条状初生α结构有效地阻止了稳态扩展阶段的疲劳裂纹扩展,从而延长了疲劳寿命。因此,双态结构表现出优异的综合力学性能。