钛粉的生产及应用

钛是一种质轻且耐蚀性好的材料，但由于其加工性能差，制造形状复杂的零件成本特别高。采用粉末冶金法则可生产出近成品形状部件，从而降低成本。钛粉末是钛粉末冶金的基本原料，其生产方法决定了它的性能、用途和价格。1 钛粉的生产方法钛粉的生产方法很多，不同方法生产的粉末形状、粒度及成本各不相同（表1）。表1 国内外钛粉的生产方法工艺方法简称成本粒形粒度可制取的粉末氢化脱氢法HDH低不规则粗、细、微Ti,Ti-6Al-4V金属还原法 镁还原法 钠还原法 钙还原法镁法钠法低低中等海绵状海绵状 海绵状粗粗粗TiTiTi电解法电解法电解精炼…     

直流电弧热等离子体球化处理TA1粉末工艺研究

采用直流电弧热等离子体对不规则TA1粉末进行球化处理。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、粒度粒形分析仪、霍尔流速计、斯科特容量计及氧氮分析仪等分析测试手段,研究球化工艺对粉末组织形貌、粒度分布、球形度、流动性、松装密度及氧含量的影响。结果表明,球化处理可将不规则形状TA1粉末球化为表面附着亚微米颗粒的实心球形;球形粉末内部组织由等轴状α相转变为长条状α相。球化处理使TA1粉末平均粒径和氧含量降低,球形度升高。原料粉末粒度越小、等离子体发生器功率越高,球化后粉末平均粒径越小,球形度越高;但会导致球化后粉末中亚微米颗粒含量增加、粉末流动性变差、松装密度降低;去除亚微米颗粒可以提高粉末流动性,并进一步降低氧含量。     

热喷涂用硬质合金粉生产中的整形处理及其它

热喷涂工艺对硬质合金喷涂粉的要求是 :1、每个颗粒已完全形成了硬质合金的显微结构 ,通过喷涂工艺形成的涂层不会有明显变化。 2、要求流动性好即很好的成球性和填充性。3、极窄的粒度分布。本文发现通过冲击破碎体积粉碎和气流分级等整形处理以去掉太多的棱角后的热喷涂用硬质合金粉性能有明显的改善 ,满足了热喷涂工艺的要求。     

TC4钛合金粉末在SLM工艺中的循环老化行为

研究了TC4钛合金粉末颗粒形貌、粒度分布、流动性以及选区激光熔化(SLM)成形试样的孔隙率、显微硬度等在循环利用过程中的变化规律,并对一系列性能改变的机理进行分析。结果表明:随循环次数增加,粉末颗粒形貌整体仍保持球形,表面光滑度提高;循环14次后观察不到卫星颗粒;粒度分布经历了集中-分散-集中的变化;多次循环利用后粉末的流动性显著提高;通过对粉末宏、微观形貌的分析可知,上述性能变化趋势均与粉末中细小粉粒和卫星颗粒逐渐减少有关。成形试样孔隙率随循环利用次数增加先增大后减小;显微硬度不受TC4粉末循环利用次数影响。     

TC4钛合金粉末在SLM工艺中的循环老化行为研究

选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)工艺采用特殊的专用金属粉末作为其成形原料。然而,金属粉末诸多指标易在成形及回收过程中发生改变,进而影响SLM成形件质量。本文研究了TC4钛合金粉末颗粒形貌、粒度分布、流动性以及成形试样的孔隙率、显微硬度等在循环利用过程中的变化规律,并对一系列性能改变的机理进行分析。结果表明：随循环次数增加,粉末颗粒形貌整体仍保持球形,表面光滑度提高;循环14次后观察不到卫星颗粒;粒度分布经历了集中-分散-集中的变化;多次循环利用后粉末的流动性显著提高;通过对粉末宏、微观的分析可知,上述性能变化趋势均与粉末中细小粉粒和卫星颗粒逐渐减少有关。成形试样孔隙率随循环利用次数增加先增大后减小;显微硬度不受TC4粉末循环利用次数影响。     

球形TC4合金粉末的制备、表征及雾化机理

采用真空气体雾化法制备了TC4合金粉末,并采用激光粒度分析仪、扫描电子显微镜和霍尔流速计等对制备的粉末粒度分布、组织形貌、松装密度、流动性等进行了测试分析。结果表明:真空气体雾化法制备的TC4合金粉末粒度呈正态分布,尺寸集中分布在32.52～182.50μm左右,粉末中值粒径d_(50)为92.70μm,粉末球形度高,氧含量低(0.14%);粉末具有较低的松装密度和良好的流动性,粒径在38～106μm的粉末其流动性为25～50 s/(50 g),松装密度为2.52～2.56 g/cm~3。TC4合金粉末中粒径较大的颗粒表面呈发达的近似等轴的胞状枝晶组织,而颗粒粒径越小,其表面越光滑。少部分小颗粒粘附在大颗粒表面上,出现连体的"卫星"状。     

球形粉末多孔钛的性能与粉末粒度和烧结制度的关系

以等离子旋转电极制取的TC4合金球形粉末为原料,经涂覆成形烧结工艺制备多孔试样,并系统地研究了多孔钛的性能与原始粉末粒度和烧结制度的关系。研究结果表明:在确定的工艺条件下,影响多孔钛孔径和透过性能的关键因素是原始粉末粒度;孔径与原始粉末粒度呈线性关系,即最大孔径值为原始粉末粒度的1/2—1/2.5,过滤精度值为原始粉末粒度的1/5—1/6;而透气性能随原始粉末粒度增加呈非线性迅速增加;孔隙度主要取决于粉末的堆积状态,由涂覆成形工艺制取的多孔钛,其孔隙度为40—43%;多孔钛的压缩强度主要与原始粉末粒度和烧结制度有关,并随原始粉末粒度的变小、烧结温度的提高及保温时间的延长而增加。     

磨料微粉的颗粒整形技术

为提高磨料微粉的振实密度,需要对粉末的颗粒形貌进行控制,使其接近于球形.本文通过分析球磨机和流化床气流磨两种设备的粉碎机理,调整粉碎工艺参数,减小破碎强度,增加介质与粉末之间的摩擦作用,利用研磨方式对碳化硅和碳化硼微粉分别进行颗粒整形.整形后的颗粒球形度高,产品的振实密度较之整形前有较大提高,并得到每种设备的最佳整形工...     

气体流量对射频等离子体球化GH4169合金粉末的影响

采用射频等离子体球化技术对多次激光3D打印废弃的不规则GH4169合金粉末进行二次改造,研究载气、氢气流量对球化粉末效果的影响机理.利用扫描电镜、霍尔流动仪、振实密度测试仪及激光粒度分析仪对球化前后粉末的形貌、流动性、松装比及粒度分布进行分析.结果表明,载气流量越大,粉末在等离子体火焰中停留时间越短、运动絮乱,球化率越低;氢气流量越大,单位时间内等离子体与粉末热交换越大,球化生产效率越高.经球化处理的GH4169合金粉末的流动性、松装比得到了显著的改善,粉末颗粒平均粒径增加,粒径分布变窄.     

纳米WC-Co复合粉末的制备及性能分析

采用机械合金化的方法制备了纳米WC-Co粉末,并利用X射线衍射、透射电镜以及扫描电镜等对粉末进行分析。结果表明:经过不同时间球磨后粉末尺寸和形状发生了明显的变化。随着球磨时间的延长,晶粒尺寸不断下降,球磨50 h晶粒粒度达到16 nm,物相中除有少量W2C相以外没有其它杂质相存在,制备的粉末纯度较高,分布较均匀;随着时间的延长,粉末形状从部分呈较大的片层多棱角状不规则结构到层状结构不明显的小颗粒,颗粒呈规则圆滑的近球形,粉末不断细化,粒度分布在纳米级较窄范围内。     

Warm die compaction and sintering of titanium and titanium alloy powders

A study has been made of the effect of non-lubricated warm die (200 °C) compaction on the densification of hydride–dehydride (HDH) Ti powder, pre-alloyed (PA) Ti-6Al-4V and Ti-10V-2Fe-3Al powders, and HDH Ti and V-Fe-Al master alloy powder blends, compared to cold die compaction. Depending on the compaction pressure, which was varied from 200 to 1000 MPa, non-lubricated warm die (200 °C) compaction was very effective for −100 mesh HDH Ti powder, increasing the green density by 5.0–9.4% theoretical density (TD). Die wall lubrication with stearic acid showed no influence on the green density when compacted at 800 MPa. With warm die (200 °C) compaction, achieving a green density of greater than 90%TD was straightforward for HDH Ti powder when compacted at ≥750 MPa. Accordingly, near pore-free (≥99.5%TD) Ti microstructures were obtained after sintering at 1300 °C for 120 min in vacuum when compacted at 1000 MPa. The resulting increment in the sintered density was between 2.0%TD and 4.4%TD. Warm die (200 °C) compaction showed no effect on PA Ti-10V-2Fe-3Al powder and only a small effect on PA Ti-6Al-4V powder when compacted at 1000 MPa. However, it was still virtually effective for Ti-10V-2Fe-3Al powder blends made of HDH Ti powder and V-Fe-Al master alloy powder. The observations were compared with literature data and discussed in accordance with the yield strength of Ti, Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al and Al₃V as a function of temperature.     

采用氢化-脱氢（HDH）钛粉和氢化钛粉制备MIMTi-6Al-4V合金

以HDH钛粉制备MIM Ti-6Al-4V合金的过程为参照,对使用氢化钛粉为原料制备P/M模压钛合金以及MIM钛合金的工艺过程进行了探索.使用HDH钛粉制备的MIM Ti-6Al-4V合金抗拉强度为819 MPa,拉伸样延伸率为7%;使用氢化钛粉制备的P/M模压Ti-6Al-4V合金拉伸样抗拉性能高于850 MPa;使用氢化钛粉为原料制备MIM Ti-6Al-4V合金,顺利实现了脱氢-脱脂过程.     

MICROSTRUCTURAL EVOLUTION DURING COMBUSTION SYNTHESIS OF TiC-Fe CERMET

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｉｎｃｅｉｔｗａｓｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄｉｎ１９６７，ｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｆｏｒｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇａｖａｒｉｅｔｙｏｆｃｏｍｐｏｕｎｄｓａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｅｇＴ...     

NaCl包覆/氢化脱氢联合法制备超细钛粉及其性能

以海绵钛为原料,采用经过氢化破碎、阻止剂包覆、真空脱氢以及阻止剂脱除的方法制备超细钛粉。采用TEM、SEM以及激光粒度测试等手段研究制备过程中工艺参数对钛粉形貌、粒度及氧含量的影响,探讨阻止剂的晶粒长大抑制机理。结果表明:海绵钛在700℃、2 h渗氢后经过球磨5 h,粉末中位径(D50)达到2.61μm,以NaCl为阻止剂对氢化粉末进行包覆,经630℃、2 h脱氢并脱除阻止剂后,制得的超细钛粉呈不规则形状,中位径达6.16μm,氧含量为0.89%(质量分数);阻止剂的引入造成钛粉氧含量的微量增加;通过阻止剂包覆,在粉末颗粒表面形成厚度为5~10 nm的隔离层,阻碍了加热过程中Ti颗粒表面的原子扩散,从而阻止加热脱氢过程中粉末颗粒的长大。     

液氮球磨过程中钛粉的形貌和组织演变

采用液氮球磨技术制备出纳米晶钛粉。运用SEM、XRD和TEM研究了液氮球磨过程中钛粉的形貌和组织的演变。结果表明:钛粉颗粒在液氮球磨过程中以脆性开裂的方式细化,经8h液氮球磨后钛粉颗粒从球磨前的45μm减小到5μm左右,颗粒表面出现大量裂纹;采用液氮球磨方法制备纳米晶Ti粉仅需8h。     

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。     

钛对碳纳米管增强铝基复合材料组织与性能的尺寸效应

通过粉末冶金的方法,制备了致密和较高强度的CNT/Al复合材料,并系统地研究了在制备粉末阶段时引入不同粒径的钛粉后,对复合材料的组织结构与力学性能的影响。结果表明,在一定范围内,钛颗粒尺寸与制备的CNT-Ti/Al复合材料力学性能成反比。当加入的钛颗粒粒径为80 nm时,CNT-Ti/Al复合棒材力学性能最佳。其主要原因包括两个方面:一是钛颗粒有助于碳纳米管的分散,同时自身作为一种第二相强化基体;二是制备过程的热反应,使复合材料组织中生成了一种核壳结构,极大地增强了其界面结合与碳纳米管的载荷转移。     

金属注射成形Ti-6Al-4V烧结坯的力学性能与烧结时间关系

研究了在1260℃烧结时,烧结时间对Ti-6Al-4V烧结坯力学性能的影响.结果表明平均晶粒尺寸为45 μm的氢化-脱氢粉末样品在1 260C烧结3 h～6 h,其相对密度为95.6%～96.7%、拉伸强度648 MPa～686 MPa、屈服强度526 MPa～615 MPa,但延伸率仅小于4%.90%气雾化(晶粒尺寸为32.5 μm)和10%氢化-脱氢混合粉末样品在1 260℃烧结2 h～6 h,其相对密度大于95%、拉伸强度800 MPa～848 MPa、屈服强度712 MPa～762 MPa、延伸率7.4%～9.5%.混合粉末样品的力学性能几乎达到美国ASTM粉末冶金的标准.     

WC粒径对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

用真空烧结法制备了添加微米级和亚微米级WC的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了WC粒径对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响。研究结果表明:添加微米级和亚微米级WC的Ti(C,N)基金属陶瓷试样均呈现出典型的"芯-环"结构,但在添加了亚微米级WC的试样中出现了"白芯-灰环"结构。同时,随着原始WC颗粒粒径的变小,其硬质相和黑色的芯相尺寸变小,而且黑色的芯相体积分数也变小。能谱分析表明,白色芯相具有与环形相相同的元素组成,但白色芯相含有较多的W和Mo元素。力学性能测试表明,添加亚微米级WC的金属陶瓷的抗弯强度要优于添加微米级WC的金属陶瓷,但硬度却偏低。     

Study of compaction and ejection of hydrided-dehydrided titanium powder

Three similar varieties of pure Ti hydride-dehydried (HDH) powders were tested for the understanding of the variables that have an influence on the compaction process of Ti powders. The study shows that small differences in the characteristics of the powders lead to very different behaviours in the compaction stage. Compressibility curves, friction with the die walls and ejection forces are discussed in this study. The results are compared with a commercial iron powder as a reference to complete the discussion, as well as to show the enhancements and modifications that should be performed in Ti powders to design an optimized powder suitable for being pressed in an industrial process.