粉末冶金技術是一種(zhǒng)由粉末直接(jiē)成形生產零部件的工藝,是生產近終(zhōng)形(xíng)零部件的高產(chǎn)量、低成本方法,這種方法(fǎ)基本上不需要進(jìn)一步加工或精整,可(kě)以很好地控製尺寸,且零部件的穩(wěn)定性極(jí)好,其(qí)均勻性和機械性能可以完全得(dé)到保證。用粉末冶金法生產的Ti及Ti合金零(líng)件無成分偏析,組織均勻、性能穩定。汽車用Ti是一個非常具有吸引力的(de)市場,研發新的低成本原(yuán)料生產方(fāng)法(fǎ),與(yǔ)先進的粉末冶金近淨(jìng)成形技術相結合,可望使Ti進入汽車製造業。目前,Ti及Ti合金廣泛應(yīng)用的主要(yào)障礙是其高(gāo)成本,采用粉末冶金(jīn)技術可以有效降低成本。為了適應(yīng)進一步(bù)降低Ti及Ti合金的生產成本(běn)的(de)要求,新的Ti粉(fěn)末成形(xíng)技術在不斷湧現。
鈦注射成形。據報(bào)道,日本名古(gǔ)屋工業學院用注射成形的方法製(zhì)備(bèi)了純Ti件。實驗采用平均顆粒尺寸為23微米的氫化脫(tuō)氫Ti粉,在溫度為(wéi)1198~1348K下燒結。當燒結溫度高於1298K時,抗(kàng)拉強度大於630MPa;如果(guǒ)在氫化脫氫粉中加入一定(dìng)量平均粒(lì)度15微(wēi)米的氣體霧化粉混合後,在較低(dī)的燒結溫度下(1248~1298K),可(kě)得到燒結密度很高的燒(shāo)結體,而延伸率可(kě)達到15%~20%.該校還將(jiāng)金屬注射成(chéng)形技術(shù)用於Ti-6Al-4V合(hé)金粉末(mò)的(de)注射成形,在1223K下燒結,得到相對密度大於96%,抗(kàng)拉(lā)強度達950MPa的Ti-6Al-4V合金。日本大阪冶金公(gōng)司用金屬注射成形方法製備了γ-TiAl件,其名義成分為Ti-47Al-2.6Cr.合金粉末通過自擴(kuò)散高(gāo)溫合成製(zhì)得,再與有機粘結劑混合、攪拌、注射成形(xíng)和燒結得到相對密(mì)度高達97%的燒結(jié)件,呈現出很高的強度和延展性。我國清(qīng)華(huá)大學(xué)利用氫化脫(tuō)氫法所(suǒ)獲(huò)的Ti粉製備(bèi)注射(shè)成形純Ti材料,真空燒結溫度為1250℃時,燒結致密(mì)度(dù)可高達98%,在該(gāi)溫度下燒結1.5小時,製品抗拉強度和伸長率分別(bié)達到349MPa和6.4%。
鈦溫壓成(chéng)形。該技術以粉末(mò)冶金溫壓工藝為(wéi)基礎,並結合了金(jīn)屬注射成形的優點,通過加入適量的微粉和提高潤滑劑或粘結劑含量,提高了混(hún)合粉末的流動性、填充性能和成形能力,從而可用(yòng)於製造複雜幾何形狀(如側凹、螺紋孔等(děng))的零件,具有非常廣闊(kuò)的發展前景。國內中南大學對溫壓成(chéng)形工藝在粉末冶金Ti合金製備方麵作了研究。實驗以氫化脫氫法製備的純(chún)Ti粉為原料,在500MPa下壓(yā)製,之後壓坯在1280℃進行真空燒(shāo)結。研究發現,抗(kàng)拉(lā)強度在(zài)粉末、模具溫度為155℃時達到最大(dà)值1051MPa,這(zhè)主(zhǔ)要是溫度的作用改善了Ti粉末的塑(sù)性,為壓製過程中的顆粒重排提供(gòng)了協調變形的作用,提(tí)高了壓製密度。他們在此基礎上,以相同的壓(yā)製條件,采用(yòng)硬脂酸鋅為模壁潤滑劑,對名義成分為Ti-6.8Mo-4.5Al-1.5Fe-1.5Nb混合粉末進行了模壁潤滑溫壓工藝(yì)的研究,壓製後壓坯密度可達到理(lǐ)論密(mì)度的86%~90%,超過了采(cǎi)用冷等靜壓工藝的性(xìng)能指標。
