钛合金的粉末冶金制备
钛合金的粉末冶金制备

钛合金的粉末冶金制备1.钛的简介1.1钛的基本性质1。
1。
1物理性质钛是一种金属元素,灰色,原子序数22,相对原子质量47.87。
能在氮气中燃烧,熔点高。
钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料,主要用于航天工业和航海工业.钛的密度为4。
506—4。
516克/立方厘米(20℃),熔点1668±4℃,熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子,沸点3260±20℃,汽化潜热102。
5-112。
5千卡/克原子,临界温度4350℃,临界压力1130大气压。
钛的导热性和导电性能较差,近似或略低于不锈钢,钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为 0。
38-0。
4K.在25℃时,钛的热容为0。
126卡/克原子·度,热焓1149卡/克原子,熵为7。
33卡/克原子·度,金属钛是顺磁性物质,导磁率为1。
00004。
钛具有可塑性,高纯钛的延伸率可达50—60%,断面收缩率可达70—80%,但强度低,不宜作结构材料.钛中杂质的存在,对其机械性能影响极大,特别是间隙杂质(氧、氮、碳)可大大提高钛的强度,显著降低其塑性。
钛作为结构材料所具有的良好机械性能,就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。
1。
1。
2化学性质钛在较高的温度下,可与许多元素和化合物发生反应。
各种元素,按其与钛发生不同反应可分为四类:第一类:卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物;第二类:过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体;第三类:锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体;第四类:惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(除钪外),锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。
金属钛在高温环境中的还原能力极强,能与氧、碳、氮以及其他许多元素化合,还能从部分金属氧化物(比如氧化铝)中夺取氧.常温下钛与氧气化合生成一层极薄致密的氧化膜,这层氧化膜常温下不与绝大多数强酸、强碱反应,包括酸中之王——王水。
粉末冶金钛合金制备技术分析

粉末冶金钛合金制备技术分析摘要:钛合金的应用广泛,涵盖了航空航天、船舶运输、汽车工业、医疗器械等领域,究其根本,其金属属性优良,具备生物兼容性,虽然金属的整体密度较低,但强度很高,且具有良好的耐热性、耐腐蚀性。
但是,钛价格昂贵,因此,如何有效地降低产品成本、提高合金性能,是钛合金生产中亟待解决的问题。
相比传统的制备方式,粉末冶金方法简化了融化、锻造等过程,钛合金产品直接产出,减少了制备过程中的材料浪费,在提高产量的同时,也为生产企业节约了成本,因而广受业内人士关注。
关键词:粉末冶金;钛合金;制备技术一、粉末冶金钛合金特点目前,国内钛合金产品的生产方式以熔铸工艺和粉末熔炼工艺为主。
钛是一种化学性质非常活泼的金属性材料,熔点较高,不能使用传统的熔铸载体,只能选用无坩埚或水冷铜坩埚中的一种,这种熔铸方式,会产生较高的经济投入,熔炼过程中会产生较高的能耗,而最终产品的纯度却不高。
粉末冶金制备过程与传统工艺存在较大差异,对温度要求较低,只需要低于熔点的温度便可进行制备,以金属粉末为原料进行成型和烧结,可实现近净成形,且加工费用较低。
通常,企业可使用氢化脱氢法、气雾化法、旋转式电极雾化法等制备钛粉。
虽然钛的金属活泼性较高,但因为处于较低的温度,避免了与其他材料产生化学反应的情况,且组分均匀,因而这种制备方式潜力巨大,受到各领域的追捧。
二、粉末冶金钛合金制备技术(一)钛粉制备工艺钛粉制备工艺按钛粉的形状,可分为非规则粉体制备工艺和球体粉体制备工艺两大类。
其中,非规则粉体制备工艺主要包括氢化脱氢法和热还原法,球体粉体制备工艺主要包括气雾化法、旋转式电极雾化法和等离子球化法。
1.氢化脱氢法利用钛和氢的可逆反应实现钛粉制备。
Ti和H2在一定温度和压力条件下,反应生成TiH2,其脆性较高,通过机械手段破碎可以得到微粉,再将微粉脱去氢气,即可得到纯钛粉。
该工艺可选用海绵钛或残余钛作原料,对设备的要求较低,可有效降低制钛成本,是目前最常用的钛粉制备工艺,非常适合工业化的大量生产。
TC11粉末钛合金的微观组织及其形成机理_徐桂华

而言, 球形粉的松装比较大, 等静压后产品的收缩较 小, 有利于产品的密实。 通过扫描电镜对 TC11 预合金粉的形貌进行研 究, 结果如图 1 所示。可以看出, 粉末颗粒表面光滑, 尺寸在 150 μm 左右, 几乎没有行星颗粒。 颗粒的形 状都以球形为主, 且粉末的球形度较好, 表明具有较 好的流动性。因而, 本试验所用的钛合金粉末能够满 足热等静压生产的需要, 并为获得高性能的钛合金制 品奠定基础。
[3 ]
。该工艺的基本流程如下所示:
真空除气
棒材或型材 → 材料粉末 → 除气后 包套 →粉末钛合金。
收稿日期: 2012 - 08 - 28 热等静压
粉末制备
1982 年出生, 作者简介: 徐桂华, 博士, 主要从事粉末冶金方面的研究工作
— 110 —
宇航材料工艺
文
摘
Microstructure of PM TC11 Alloy and Its Effect on Mechanical Behavior
Xu Guihua1
(1 (2
Zhang Xuhu1
Zhao Cuimei2
Wang Liang1
Yin Zhongwei1
Aerospace Research Institute of Materials & Processing Technology,Beijing 100076 ) Science and Technology on Space Physics Laboratory,Beijing 100076 )
宇航材料工艺 http: ∥www. yhclgy. com 2013 年 第3 期 — 111 — ( a) 较低放大倍数
( c) ( b) 图2 Fig. 2 较高放大倍数 Fig. 3 HIP TC11 显微组织照片 图3
氢化钛粉制备钛及Ti-6Al-4V钛合金粉末冶金工艺与性能研究

氢化钛粉制备钛及Ti-6Al-4V钛合金粉末冶金工艺与性能研究摘要:为了降低制造钛和钛合金半成品的成本,以氢化钛和氢化钛与铝-钒中间合金的混合物为原料,采用粉末冶金制备工艺分别制备了用于轧制的TA2和TC4多孔坯料,研究了热轧后合金的组织与力学性能。
研究结果表明,不同形变程度(50%和75%)的热轧工艺有效消除了残余孔隙,改变了微观结构特征(之前的β晶粒边界α相消失),极大地提高了TA2和TC4合金的强度和塑性,而且与传统工艺相比,省略了锭块熔炼步骤,降低了钛和钛合金轧制产品的价格,而且与传统工艺相比,省略了锭块熔炼步骤,降低了钛和钛合金轧制产品的价格。
关键词:钛合金;轧制;多孔坯料;微观结构;机械性能现如今金属钛和钛合金在不同的工业行业中有着相当广泛的应用。
早期金属钛作为结构材料局限在航空航天领域得到广泛使用,后来钛在造船、化学机械制造、医学、体育、建筑、日用品等领域也占据了一席之地[1-2]。
但是,目前钛合金产品的高价格仍然是现实中阻碍钛合金应用发展的关键因素[3-4]。
根据Ilyin等[5]的研究数据表明,在锭块熔炼和半成品制备(采用当今世界上通用的真空电弧重熔技术)上的费用占钛产品制造所有费用的62%,这是由于钛在高温下有很高的化学活性,以及高熔化温度和容易发生热形变[6-8]。
因此,从掺杂合金元素的钛合金中制备锭块,必须经过两次或三次重熔,以保证里面的合金元素均匀分布;必须多次加热到随后热转变所需的高温,以保证必要的性能要求,这些性能由合金的化学组成、所形成的组织类型决定[9-10]。
另一方面,Ivasishin等所做的研究工作表明,使用以钛氢化物为初始原料的粉末冶金方法得到的钛零件在产品数量和成本方面具有优势[11-14]。
粉末工艺在零件制备上的主要优点是跳过锭块制备阶段,不需要后续的机械加工。
然而粉末冶金工艺需要在单相β区高温烧结,使钛合金不可能形成物理机械性能和实用性能,以达到最佳组合的组织[15-16]。
非晶晶化粉末冶金钛合金

非晶晶化粉末冶金钛合金
非晶晶化粉末冶金钛合金是一种通过粉末冶金技术制备的具有非晶结构的钛合金材料。
非晶晶化粉末冶金钛合金的制备涉及到粉末冶金技术和非晶态材料的科学理论。
这种材料的制备过程通常包括将钛合金粉末进行非晶化处理,然后通过粉末冶金技术如烧结等方法使其致密化。
非晶态材料因其独特的微观结构,通常具有比传统晶态材料更优异的性能,如更高的强度、更好的耐磨性和耐腐蚀性等。
在实际应用中,非晶晶化粉末冶金钛合金因其优良的物理和化学性能,常被用于航空航天、生物医学和汽车工业等领域。
例如,在航空航天领域,这种材料可以用于制造高强度、轻质的航空部件;在生物医学领域,可以用于制造人工骨骼和牙科植入物等。
此外,非晶晶化粉末冶金钛合金的研究和应用也在不断发展,科研人员正在探索新的制备方法和改进现有工艺,以期获得性能更加优异的材料。
随着材料科学技术的进步,这种材料在未来可能会有更多的应用前景。
铁钛合金粉末冶金工艺流程详解

铁钛合金粉末冶金工艺流程详解下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 原材料制备:将铁粉和钛粉按比例混合均匀,获得混合粉末。
钛合金成型方法(一)

钛合金成型方法(一)钛合金成型方法详解1. 钛合金常用成型方法简介•热成型方法–热轧–热挤压–热锻•冷成型方法–冷轧–冷挤压•粉末冶金成型方法–热等静压–热等静压烧结–等离子喷射成形•其他成型方法–变形加工–3D打印2. 热成型方法2.1 热轧热轧是一种将钛合金加热至变软状态后,在压力作用下进行成型的方法。
主要适用于大块钛合金板材的生产,通常需要较大的设备和工艺流程。
2.2 热挤压热挤压是将加热至变软状态的钛合金通过挤压机具体的模具进行成型。
与热轧相比,热挤压更适合制造较复杂形状的钛合金产品,并且在细节加工方面更加灵活。
2.3 热锻热锻也是一种将钛合金加热至变软状态的成型方法,但与热轧和热挤压不同的是,热锻通过冲击力将钛合金材料迅速形变成型。
这种方法常用于制造高强度和高精度的钛合金零件。
3. 冷成型方法3.1 冷轧冷轧是在室温下将钛合金板材通过辊压机进行成型的方法。
与热成型相比,冷轧可以生产出更高精度和更光滑的钛合金板材,并且在工艺流程上更加简单和节省能源。
3.2 冷挤压冷挤压是在室温下将钛合金材料通过挤压机的模具进行成型的方法。
与冷轧相比,冷挤压更加适用于制造小型和复杂形状的钛合金零件,并且在材料强度和机械性能方面更有优势。
4. 粉末冶金成型方法4.1 热等静压热等静压是将预制的钛合金粉末充填至模具后,在加热和压力作用下形成致密的钛合金零件。
这种方法可以制造出高密度、高强度和复杂形状的钛合金零件,并且材料利用率较高。
4.2 热等静压烧结热等静压烧结是在热等静压成型后,通过高温烧结将粉末冶金制得的钛合金零件进一步致密化和固化。
这种方法可以提高钛合金零件的强度和耐磨性,并且在制造复杂形状和小尺寸零件方面更具优势。
4.3 等离子喷射成形等离子喷射成形是通过等离子喷射设备将钛合金粉末加热并喷射至模具形成零件的方法。
这种方法具有成型速度快、材料利用率高的优势,并且可以制造出各种尺寸和形状的钛合金零件。
5. 其他成型方法5.1 变形加工变形加工是利用冷轧、冷挤压等手段将钛合金材料进行塑性变形和加工的方法。
钛金属粉末冶金工艺研究

钛金属粉末冶金工艺研究一、简介钛金属是具有优异化学稳定性、良好的机械性能和耐腐蚀性能的高性能材料,被广泛应用于航空、航天、海洋、化工等领域。
钛金属粉末冶金工艺是以钛金属粉末为原料,通过高温、高压下的热加工或化学反应形成的固态工艺。
钛金属粉末冶金制备的件形状多样,可制备成板材、管件、棒材等复杂形状零件。
二、制备工艺钛金属粉末冶金工艺主要包括粉末制备、压制成形、烧结和后处理。
1.粉末制备粉末制备是钛粉末冶金的起始步骤,其制备方法包括气相法、水热法、机械法、化学还原法等。
其中气相法是制备高纯度细颗粒度钛金属粉末的常用方法,该方法使用钛氯化物和氢气为原料,通过还原反应得到粉末。
2.压制成形钛金属粉末经过粉末制备后,需要进行压制成形。
压制成形包括压制和注射成形两种方法。
其中,压制方法通常使用实心粉末或空心粉末进行制备,压制成形后的零件形状简单且密度高;注射成形则是通过注射成形机器将粉末经过模具注入到预设的零件形状中,具有制备高性能复杂形状零件及大体积零件的优点。
3.烧结钛金属粉末经过压制成形后,需要进行烧结。
烧结是将金属粉末在高温和高压下,热反应形成实体零件的过程。
烧结过程分为等温烧结和非等温烧结两种方法,其中等温烧结的过程中不断保持温度不变,直到完全烧结成形;而非等温烧结则是将温度逐渐升高,达到一定温度后,迅速压制成形。
4.后处理钛金属粉末冶金的最后一步便是后处理。
后处理包括表面处理和热处理,表面处理是通过电解、抛光等方法使零件表面达到一定的精度和光洁度;热处理则是为改善钛合金的力学性能,通常包括时效退火、固溶处理等。
三、优点和应用1.优点(1)粉末制备过程简单,可使用多种方法进行制备。
(2)粉末冶金可制备成形状复杂、性能优异的钛金属件。
(3)对比传统制备钛金属零件的方法,粉末冶金制备范围更广,可实现批量生产。
2.应用随着钛金属应用于高端领域的不断扩大,钛粉末冶金越来越受到重视。
钛金属粉末冶金制备的零件,其性能优异、化学稳定,逐渐被广泛应用于航空、航天、化工、海洋工程、医疗器械、交通运输领域等。
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钛合金的粉末冶金制备1。
钛的简介1.1钛的基本性质1.1.1物理性质钛是一种金属元素,灰色,原子序数22,相对原子质量47.87.能在氮气中燃烧,熔点高.钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料,主要用于航天工业和航海工业。
钛的密度为4.506—4.516克/立方厘米(20℃),熔点1668±4℃,熔化潜热3。
7—5。
0千卡/克原子,沸点3260±20℃,汽化潜热102。
5—112。
5千卡/克原子,临界温度4350℃,临界压力1130大气压。
钛的导热性和导电性能较差,近似或略低于不锈钢,钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为 0。
38—0.4K。
在25℃时,钛的热容为0.126卡/克原子·度,热焓1149卡/克原子,熵为7。
33卡/克原子·度,金属钛是顺磁性物质,导磁率为1。
00004。
钛具有可塑性,高纯钛的延伸率可达50-60%,断面收缩率可达70—80%,但强度低,不宜作结构材料.钛中杂质的存在,对其机械性能影响极大,特别是间隙杂质(氧、氮、碳)可大大提高钛的强度,显著降低其塑性。
钛作为结构材料所具有的良好机械性能,就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。
1。
1。
2化学性质钛在较高的温度下,可与许多元素和化合物发生反应.各种元素,按其与钛发生不同反应可分为四类:第一类:卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物;第二类:过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体;第三类:锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体;第四类:惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(除钪外),锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应.金属钛在高温环境中的还原能力极强,能与氧、碳、氮以及其他许多元素化合,还能从部分金属氧化物(比如氧化铝)中夺取氧。
常温下钛与氧气化合生成一层极薄致密的氧化膜,这层氧化膜常温下不与绝大多数强酸、强碱反应,包括酸中之王——王水.它只与氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸反应,因此钛体现了抗腐蚀性。
1.2钛粉的制备方法钛粉末是制取钛制品的基本材料,其生产方法决定了它的性能、用途和价格。
除了钛粉外,其他方法生产的粉体一般为预合金粉,形状为球形;氢化脱氢法一般也是预合金粉,形状是自然多角形;用海绵钛生产的海面细粉有残留的盐类,密度低,可焊性差。
另有一种新型的是采用电解工艺生产钛粉.钛粉的制备方法有多种,其中包括还原法、旋转电极法、氢化-脱氢法、电解法、机械破碎法等.2.粉末冶金钛钛合金是20世纪中期发展起来的一种重要金属,由于其具有密度低、比强度高、耐蚀性好、耐热性高、无磁、焊接性能好等优良性能,受到人们的广泛关注。
在50年代由粉末冶金法制取块状钛制品很流行,然而随着熔炼技术的发展,人们开始采用真空电弧炉熔炼和铸造的方法进行生产[1],钛及其合金的粉末冶金没能实现工业化。
但是熔炼铸造法对材料的利用率不高,导致钛合金的生产成本很高,因此它们只能应用于航空航天业和化工业等性能因素占主导地位的领域.到了上世纪60年代后期,美国、日本等国家再次对钛合金的粉末冶金方法进行研究,提高了钛制品的成品率,缩短了工艺过程,生产出的零件不需要机加工或是只需很少的机加工,从而使得成本下降。
近年来,钛业界正在朝着开发成本低且性能高的新合金方向发展,努力使钛进入到具有巨大市场潜力的民用工业,如生物医学、汽车、纺织、生活用品等各个领域。
高密度的钛粉末冶金制品应用很广泛,如弹簧、螺钉、齿轮、植入人体的植入物、手术器械、高尔夫球杆头、自行车、钓鱼用具、手表、眼镜架等[2].降低原材料钛粉的成本,降低钛合金产品的制造、加工成本成为钛合金生产的关键所在.世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性。
相继对其进行研究开发,并用于本国的建设中。
美国日本研制出使用铁代替钒的钛合金;美国Daido公司与日本Honda 公司联合开发一出种易于加工的钛合金Ti—3Al—2.5V+硫化稀土[3];此外开发低成本的生产工艺如永久模铸造法和粉末冶金法等。
钛合金的制备方法有多种,有铸造成形[4]、激光成形[5]及粉末冶金成形,本文介绍了采用传统粉末冶金方法(P/M)和金属注射成形(MIM)方法生产钛合金零件的过程.2.1 传统粉末冶金成形(P/M)2.1。
1 生产方法采用传统粉末冶金方法生产钛合金制品主要步骤为:首先是粉末的制备,然后通过对疏松的粉末施加一定的外压使其达到致密化,接着对压坯进行烧结,以得到一定性能的制品。
常用的压制方法有等静压和非等静压两种,可以在常温或高温下对粉末进行压制。
为了使最终产品得到较好的机械性能,有时候需要对坯件进行热处理[6]。
使用粉末冶金方法生产钛合金时常常得考虑一个重要问题。
由于钛的活性很高,钛原子易与氧发生反应生成氧化钛,而这种氧化物相当稳定,有可能带到以后的工序中去.所以选择制备钛粉的工艺时,应该尽量采用生产出来的钛粉氧含量低的方法[7]。
钛合金的粉末冶金制备方法包括元素粉末法(BE)和预合金粉末法(PA)[8]。
元素粉末混合法成本较低[9],工艺比较成熟。
工艺过程为先将元素粉末按合金的成分配比混合,后经压力机在约400MPa压力下冷压成形,然后在1260℃左右真空烧结3小时。
烧结体相对密度为95%~99%。
烧结后通过固溶化—HIP(约1200K,200MPa)处理可改善合金的疲劳性能,烧结体相对密度可达99。
8%,其拉伸强度与熔铸材相当或更好。
由此可见,元素粉末法的特点是使用的粉末(如HDH粉、海绵钛粉)价格低廉,且元素粉相对预合金钛粉屈服强度要低,容易成形,因此元素粉末法有着广泛的市场前景。
预合金化粉末的生产方法主要有旋转电极法和气体雾化法等,大多是将合金溶滴快速凝固,从而获得预合金粉,所以又称“快速凝固法”。
预合金粉末适宜于热成形,粒度分布很窄,Ti-6Al-4V粉末的平均粒度一般约为30。
1μm。
西德Koupp公司采用电子束枪或激光对高速旋转(达25,000转/分)的钛合金棒料尖端进行熔化,通过制粉和粉末加工过程中控制净化及合金的显微组织,可以使疲劳强度提高到冶炼锭料的水平.利用预合金化粉加工成的钛合金具有细的晶粒的组织,可提高室温性能及高温超塑性的可成形性[10]。
目前人们使用预合金粉法生产的粉末冶金钛合金产品性能与铸造和锻造产品的性能相当。
2.1.2 生产过程由于钛合金难于加工,普通的锻造、切削加工方法材料利用率低,且制造成本较高,因而发展了粉末冶金成形方法。
Ti-6Al—4V合金是钛合金是较典型的合金,下面就介绍一下采用粉末冶金的元素混合法生产Ti—6Al-4V的过程。
原料钛粉可采用海绵钛(SP)和HDH钛粉。
海绵钛粉的发展较HDH钛粉要早,但其氯含量高,在烧结产品中易形成孔洞;而HDH钛粉含氯量低,因此HDH粉的应用已经越来越广泛。
现在许多原料粉末生产厂家已致力于生产价格低、氧含量相对较少的HDH钛粉[11]。
将粉末混炼、压制后,在真空度为10-3Pa、温度为1260℃下烧结4h,炉冷至室温。
烧结过程中应尽量避免氧化,以提高烧结产品的延伸率[12]。
此外,如果在Ti-6Al-4V合金中添加少量的元素如Fe、Mo等,能提高合金的延展性和烧结产品的力学性能.钛无毒、质轻,且钛合金的强度大于其它移植材料,并有着良好的生物兼容性和耐蚀性,因此钛合金是非常理想的医用金属材料,可用作植入人体的植入物和手术器械,以及用于牙科和整形外科领域。
在钛材中,纯钛和Ti—6Al—4V合金是使用得最多的移植材料。
但由于在Ti—6Al—4V合金中存在元素的细胞毒性问题,近年来人们研制出了一些具有更好生物兼容性的无钒钛合金,如Ti-6Al—7Nb,通过使用元素混合法和预合金法生产出了性能优良的钛合金产品,其硬度值在370~400HV之间,而热锻坯件的硬度值一般为350HV左右[13]。
由此可见,钛合金粉末冶金制品的机械性能、化学特性与熔炼钛材大体相同,从使用角度来看,凡使用熔炼钛材的地方都可以使用钛合金的粉末冶金制品。
采用粉末冶金方法制造出的机械零件少切削或无切削,可以大量机加工,节约金属材料,提高劳动生产率。
但用传统粉末冶金生产的制品形状受到一定限制,只能生产形状较简单的产品。
2.2 金属注射成形(MIM)粉末冶金采用各种近净成形加工技术降低了生产成本,但是这种方法不能生产形状复杂的产品。
二十世纪70年代发展起来的金属注射成形(MIM)法设计自由,能生产出形状复杂、高性能、结构均匀的零部件,且其生产率高,有着良好的尺寸控制[14],因而倍受瞩目。
粉末注射成形(PIM)是粉末冶金技术同塑料注射成形技术相结合的一项新工艺[15],包括金属注射成形(MIM)和陶瓷注射成形(CIM)。
其过程为将粉末与热塑性材料均匀混合使之成为具有良好流动性能的流态物质,而后把混合料在一定的温度和压力下注射成需要的形状。
这种工艺能制造出形状复杂的坯块,所得成形经脱脂将粘结剂排除后再进行烧结,得到最终制品.金属注射成形(MIM)方法是美国在二十世纪七十年代发明的,是生产形状复杂零件的高精度制造法,可大量生产高密度、高强度的近净成形烧结体。
成形坯块受压过程是均匀等静压制过程,所以材料的力学性能是各向同性的[16]。
钛及其合金的机加工性能差,因此大量生产形状复杂的钛合金制品相当困难,直到上世纪90年代中期才出现金属注射成形钛合金的商业产品,典型的产品有手表、眼镜和玩具的零部件、高尔夫球杆头等体育用品。
钛的优良性能(低密度、耐腐蚀和良好的生物兼容性)与MIM方法的特点(大量生产形状复杂的金属制品)相结合,使得钛合金MIM产品最终具有广泛的适应性[17]。
Ti-6Al-4V合金是钛合金中较典型的合金,原料可使用元素混合粉或预合金粉(45μm以下),通过MIM法成形,然后烧结而成。
元素粉末混合法是将气雾化粉(GA)、HDH粉及Al-V粉(均在·45μm以下)混合[18].表3为制备Ti—6Al-4V合金所使用的GA和HDH钛粉,及预合金Ti-6Al—4V粉的化学成分和粉末特性.元素粉末的混合具体操作为:将HDH粉与GA粉混合,其中HDH粉占0~27%(质量分数),然后将60%Al-4%V粉按10%(质量分数)加入HDH粉与GA粉的混合中干混均匀。
将混好的粉与10%~11。
8%(质量分数)的粘结剂进行混炼,可得注射喂料.如果直接采用预合金化的Ti—6Al—4V粉,粘结剂的加入量一般约为10%(质量分数)。
注射成形后,先对成形坯进行溶剂脱脂,然后在真空炉中通Ar气于720℃下热脱脂,除去剩余的粘结剂。
最后在1250℃下真空烧结3h,真空度小于10-3Pa 元素混合粉中HDH粉的含量越多,合金烧结体的抗拉强度越大,屈服强度增加。
预合金与元素混合法的烧结体抗拉强度相差不大。