高速壓制技術(shù)制備鈦基材料的工藝與性能.pdf

1、高速壓制(HVC)技術(shù)是近十年出現(xiàn)的一種新的粉末冶金高致密成形技術(shù)，具有成本低、壓坯密度高且分布均勻、低彈性后效和高精度等特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于HVC技術(shù)的研究多集中于Fe基、Cu基等易加工成形粉末，而對(duì)具有高硬化速率，加工成形困難的粉末研究較少。因此本論文開展了鈦基材料粉末的HVC成形研究，期望突破粉末冶金法制備鈦基材料時(shí)難致密化和成本高的局限。論文主要進(jìn)行了鈦粉、鈦合金粉、鈦基混合元素粉和復(fù)合材料粉末的HVC成形，研究HVC技術(shù)的過程

2、規(guī)律和成形特征，考察粉末性能、壓制工藝、潤(rùn)滑條件及燒結(jié)溫度對(duì)壓坯和燒結(jié)體性能的影響。
　　HVC成形鈦粉的結(jié)果表明:粉末內(nèi)加入適量的潤(rùn)滑劑可有效降低壓制過程的脫模力，提高壓制時(shí)的最大沖擊力，使粉末在更高的質(zhì)量能量密度下成形，從而獲得更高致密度的壓坯;HVC成形不同粒度的粉末時(shí)，壓坯的密度同時(shí)取決于粉末粒度和松裝密度，燒結(jié)密度隨粉末粒度的減小而增加。當(dāng)沖擊能量最大時(shí)，所成形-100～-400目鈦粉的壓坯密度均大于90％，燒結(jié)密度均大

3、于98％。
　　HVC制各鈦合金的結(jié)果表明:HVC成形Ti-6Al-4V合金粉的壓坯密度大于85％。隨粉末粒度的細(xì)化，壓坯密度降低，燒結(jié)密度增大。與成形-100目和-200目的粉末相比，成形-300目粉末所得的壓坯密度最低，為85.1％;燒結(jié)密度最高，為98.2％;燒結(jié)試樣的維氏硬度和彎曲強(qiáng)度最高，分別為354HV2.0和1265MPa。HVC成形鈦基元素混合粉均可得到90％以上致密度的壓坯，經(jīng)1050-1250℃真空燒結(jié)制備出致

4、密度為98％以上的鈦合金(Ti-4.5Al-6.8Mo-1.5Fe)，其中經(jīng)1150℃燒結(jié)制備的合金綜合性能最佳，其致密度為99.96％，顯微維氏硬度為374HV2.0，彎曲強(qiáng)度為2190MPa。
　　基于HVC技術(shù)在成形鈦基混合粉末時(shí)良好的效果，進(jìn)一步開展了其制備鈦基復(fù)合材料的研究，以TiB2和LaB6為硼源，制備了TiB/Ti-4.5Al-6.8Mo-1.5Fe復(fù)合材料，研究了燒結(jié)溫度(1150-1350℃)和TiB體積含量(

5、5-20％)對(duì)復(fù)合材料組織和性能的影響。結(jié)果表明:1250℃燒結(jié)、TiB含量為10％時(shí)，復(fù)合材料中原位生成的TiB晶須具有最大的長(zhǎng)徑比，試樣具有高于基體合金的最佳的抗拉強(qiáng)度，為1179MPa。這主要是由于該試樣具有良好的致密度、較大的TiB晶須長(zhǎng)徑比以及較均勻的組織結(jié)構(gòu)。
　　總體來說，高速壓制技術(shù)可對(duì)各類鈦基粉末實(shí)現(xiàn)高致密成形，開拓了一種鈦基粉末經(jīng)“壓-燒（高速壓制-真空燒結(jié)）”工藝即可短流程、低成本制備高性能鈦基材料的新途徑。