钛粉末及烧结材料：钛制造技术连载11

粉末冶金方法具有下列优点：可近净形成形,降低制造成本;合金组成设计自由度大,能够得到用熔炼方法难以制得的新材料．粉末冶金方法需要优质、廉价的原料粉末．目前,钛粉末的生产方法、粉末冶金成形和烧结技术有了惊人的进展,粉末冶金产业化的基础已经具备．1钛粉的生产方法1．1钠还原海绵钛细粉用钠还原法精炼钛时得到的副产物,反应式为TCI。＋4Na～T＋4Na已这种粉末价格极便宜,但流动性差;另外,粉末中会混有或残留有NaQ（见表1）,导致烧结体产生孔洞．因此,近年来,钠还原法钛粒米生产相继中止12氧化脱复法利用氯化钛脆性…     

烧结温度对Micro-FAST制备钛微型齿轮致密化的影响

将新颖的多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)引入到钛微型齿轮的制备中,研究了烧结温度对Micro-FAST制备钛微型齿轮致密化的影响。结果表明,在1200℃烧结保温4 min,体系的相对密度即可达到90.5%。Micro-FAST的烧结致密化过程大致可分为4个阶段:预热阶段、低温保温阶段、快速升温阶段和烧结保温阶段,钛粉末的致密化过程主要发生在快速升温阶段。对烧结体系的收缩动力学曲线研究发现,在电场、力场和温度场的耦合作用下,粉末体系在450℃发生了塑性变形,在1032℃生成了局部液相。研究表明,与传统烧结法相比,多物理场活化烧结法是一种新型和高效的制备钛微型零件的良好方法。     

钛基硬质烧结材料的开发

Ti-(15～30)%Mo合金具有比纯钛优异的耐蚀性能,但却存在熔炼中容易产生比重偏析和机械加工性能差的缺点.为了解决这些问题,改用粉末冶金方法制造出Ti-30%Mo合金,并开发出添加TiC后能提高耐蚀性的Ti-Mo-33%TiC等合金.Kei Tokumoto等人对这些合金的显微组织和机械性能与TiC添加量的关系进行了研究.     

球形钛粉烧结过滤器的开发

气体雾化法制备的高质量球形钛粉 (商标名为TILOP (TitaniumLowOxygenPow der) )是一般粉末冶金和注射成形的原料。这种制备方法的特点是能够生产粒径小的球形钛粉 ,而且价格较低。TILOP是用海绵钛棒状压实体经高频感应加热熔化 ,下滴的溶液用氩气等惰性气体喷射制得的钛粉。与不规则形状的氢化脱氢 (HDH )钛粉相比 ,其流动性和冲填性好 ,而且表面积小 ,制备过程的污染小 ,含氧量低 ,质量好。因此这种钛粉正在作为粉末冶金、注射成形、铸造、喷镀、制作靶材的原料使用。粉末烧结金属过滤器用的原料一般采用耐蚀的不锈钢 ,最近由于环…     

Mo对P／M Ti-Mo合金烧结致密化和力学性能的影响

研究了P／M Ti-Mo合金中Mo对烧结致密化及力学性能的影响。用热膨胀仪分析了其收缩／膨胀特性，用扫描电镜及力学性能检测等分析手段研究了显微组织和力学性能。结果表明，Mo的添加不利于P／M Ti-Mo合金的烧结致密化，但有利于Ti-Mo合金的显微组织细化。随着Mo含量的增加，组织细化作用更加明显。该晶粒细化作用大大改善了合金的室温塑性，使烧结态Ti-Mo合金的延伸率达到23％。     

钛硅结合剂聚晶烧结工艺条件研究

本文探讨了钛硅结合剂聚晶烧结工艺条件，发现钛硅结合剂聚晶烧结必须在钛熔点和钛熔点以上温度进行。在霍尔纯金刚石烧结条件图上，勾划出了实用的钛硅结合剂聚晶烧结工艺条件曲线。     

纯钛预烧结组织对HIP最终烧结速度的影响

在真空烧结(VS)后进行热等静压(HIP)处理，根据沿晶界蠕变法则的HIP烧结速度关系式，由HIP处理过程中相对密度变化的试验数据，探讨了VS材组织的差别对HIP烧结速度的影响 采用氢化脱氢纯钛粉，平均粒径约40m，冷等静压成形(392MPa下保持4min)后在1423K，1×10-4Pa以及1473K，1×10-4Pa条件下烧结2h，把VS材在49MPa、98MPa和196MPa下的753K~1103K温度内进行0~10hHIP处理(称HIP材)，用氩气(99.98%)加压。显微组织观察表明，1423K，2h的VS材为等轴(EG)组织，其初期平均粒径约为40m，1473K，3h的VS材为不规则形状的非等轴(N…     

粉末冶金钛合金致密化研究的进展

综述了粉末冶金钛合金致密化工艺及致密化机理研究的新进展。粉末冶金钛合金致密化工艺除采用传统的热等静压工艺外，注射成型、激光成型等新技术的应用可以得到相对密度达99％的烧结件，其拉伸性能达到甚至超过熔锻钛合金的水平；致密化理论方面的研究除扩散、蠕变及屈服机制外，钛合金中还有相变致密化机制与多组元合金元素的强化致密化机制。其中当粉末钛合金在理／口两相区温度下进行循环热压时，相变致密化起主要作用。当多组元粉末钛合金烧结时，促进液相形成或提供扩散通道的合金元素起强化致密化作用。这两种致密化机制在粉末钛合金烧结的实际应用中有重要意义。     

钛合金粉末温压成形行为

研究了钛合金粉末的温压成形行为。结果发现，在同一压制压力下，钛合金粉末的生坯密度均在140℃左右达到最大值，高于或低于这一温度，生坯密度反而降低。在压制压力为500MPa下，温压成形的脱模力比室温成形的脱模力降低27．7％。同时，温压成形较室温成形改善了钛合金件的显微组织。     

基于氢化脱氢钛粉制备低成本高性能钛合金

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之一。采用氢化脱氢(HDH)制粉—冷等静压成形—真空烧结致密化的技术路线制备了间隙原子含量低(O <0. 16%、N <0. 05%、H <0. 015%,质量分数)、具有均匀细小近等轴α组织且室温拉伸性能(R_m为840～950 MPa、R_(P0. 2)为770～900 MPa、A为12%～16%)良好的Ti-6Al-4V合金烧结坯,证明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性,而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。由于粉末冶金钛合金具有细晶和近净成形的特点,无需开坯锻造,并且近净成形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。     

钛及钛合金粉末的制备现状

钛及钛合金具有优良的综合力学性能，在航空航天、航海、化工等领域得到日益广泛的应用。用粉末冶金法制造零部件，材料的利用率几乎可以达到100％，是降低钛及钛合金零部件生产成本的重要途径。本文评述了钛及钛合金粉末的制备技术及其现状,指出HDH钛粉和雾化钛粉是当今工业中主要应用的钛粉。伴随着钛粉末制备技术的成熟与发展，还原法直接生产钛粉和新兴的TiO2熔盐电解法生产钛粉，将成为制备低成本、高性能钛粉新的工业生产方法，是降低钛粉末冶金零部件成本的新的发展方向。元素混合法制备钛合金粉，因其较预合金化法成本低廉，工艺成熟。且性能优越，必将成为钛合金粉的主要生产方法。     

Effect of TiB2 Particle Size on Erosion Behavior of Ag-4wt% TiB2 Composite

为了研究不同粒度TiB2对Ag-TiB2复合材料电弧侵蚀行为的影响,通过机械球磨和粉末冶金的方法制备不同粒度的TiB2增强Ag-4%TiB2(质量分数)复合材料。对Ag-4%TiB2复合材料的组织进行了分析,定量分析了TiB2的分布。用TDR240A单晶炉改装的设备进行真空电弧侵蚀实验,采用扫描电子显微镜(SEM)表征了电弧侵蚀后试样表面形貌,测量了电弧侵蚀前后的质量损失,采用TDS-2014双通道数字示波器记录了每次电弧的持续时间,并且对电弧侵蚀机理进行了讨论。结果显示,随着TiB2颗粒粒度的减小,TiB2颗粒在Ag基体分布更均匀,Ag-4%TiB2触头材料表现出小的质量损失,短的电弧持续时间,大的侵蚀区域以及浅的侵蚀坑。说明了细小TiB2颗粒更能有效改善Ag-4%TiB2触头材料的耐电弧侵蚀性能。     

Effect of Titanium Content on the Microstructure and Mechanical Properties of Tungsten-Titanium Alloy

采用粉末冶金方法制备了4种钛含量分别为0.5%,1.0%,1.5%和2.0%的新型钨钛合金,分析了钛含量对钨钛合金微观组织以及高应变率加载条件下的动态力学性能的影响机理。结果表明,钛颗粒以不同形貌分布于钨合金的镍铁粘结相中,钛颗粒直径是影响钛颗粒微观形貌的主要因素。当钛颗粒直径大于20μm时,钛颗粒中存在大量微观孔洞。钛颗粒在粉末冶金液相烧结过程中没有发生熔化以及溶解现象,但与钨颗粒和粘结相的界面结合较好。霍普金森压杆动态压缩实验结果表明,当动态加载应变率为3700s-1时,钛含量为0.5%的钨钛合金具有较高的动态压缩屈服强度,而当钛含量由1.0%增加到2.0%时,动态压缩屈服强度减小趋势减缓。钛含量为2.0%的钨钛合金在高应变率加载条件下,在于轴向成45°方向上出现绝热剪切带。在绝热剪切带内部,钛颗粒发生伸长变形并且钛颗粒中的微观孔洞相互连接导致钛颗粒碎化。由于钛具有较低的导热率,与钛相连的钨颗粒热软化区温度身高幅度要高于常规钨-镍-铁合金,热软化效应加剧导致钛元素的加入以及含量的增加提高了钨合金的绝热剪切敏感性。     

钛及钛合金粉末的注射成形

介绍了钛及钛合金粉末注射成形技术的发展、应用现状及制备工艺。指出了钛及钛合金粉末注射成形技术研究方向和扩大应用的途径是：①使用价格低廉的氢化脱氢粉和气体雾化粉混合得到的钛及钛合金粉作为注射成形的原料粉末；②开发新型高效的钛及钛合金粉末注射成形用的粘结剂体系；③优化混炼工艺；④优化注射条件参数以消除注射缺陷；⑤开发先进的脱脂工艺，使脱脂时间进一步缩短并减少脱脂缺陷，以降低成本；⑥研究钛及钛合金烧结工艺以及超小型零件的注射成形工艺，控制产品尺寸精度，提高产品性能。扩大产品的尺寸。     

激光烧结/等温锻造TC17粉末钛合金的组织与性能

采用激光烧结(LS)+等温锻造复合工艺制各出优质粉末TC17钛合金材料,并研究了工艺过程对合金组织性能的影响.结果表明:激光烧结后的TC17合金微观组织主要由粗大β柱状晶粒组成;经相变点上、下等温锻造及热处理后,激光烧结的魏氏组织能够被有效地破碎,显微组织主要由条状和细小等轴a相组成;仅经相变点以下等温锻造及热处理后,合金组织主要由细小等轴a相组成,但由于变形不均,仍存在有少量的原始β晶粒边界.经过等温锻造、熟处理后,激光烧结合金的室温强度变化不大,但塑性大大提高,强度和塑性得到了良好地匹配.     

凝胶注模成形制备TiAl合金实验研究

将凝胶注模成形技术应用于制备钛铝合金中,分别以氢化钛粉和铝粉、钛粉和铝粉为原料,经过低温烧结制成TiAl合金粉,经凝胶注模成形后通过脱胶和高温无压烧结制备了TiAl合金制件。结果表明:钛、铝粉在500℃保温2 h,再在600℃保温3 h得到TiAl合金粉,氢化钛、铝粉在750℃保温3 h得到TiAl合金粉;烧结工艺分别为1450℃保温2 h和1400℃保温2 h,可以得到致密度不同的制件,它们的致密度分别为91%和96.75%。