粉末冶金鈦合金力學(xué)性能與熱等靜壓致密化研究.pdf

1、選用兩種典型的鈦合金Ti-6Al-4V和Ti-5Al-2.5Sn作為研究對(duì)象（以Ti-6Al-4V為主），首先對(duì)通過(guò)無(wú)坩堝感應(yīng)熔煉超聲氣體霧化法制備的Ti-6Al-4V預(yù)合金粉末的固有特性和工藝性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的表征;其次利用熱等靜壓技術(shù)制備了理論全致密的粉末合金，從粉末材料和包套材料以及熱等靜壓過(guò)程參數(shù)和后續(xù)的熱處理工藝等方面分析了影響粉末合金力學(xué)性能的工藝因素;再次分析了粉末合金中孔隙缺陷的來(lái)源，研究了孔隙缺陷對(duì)粉末合金力學(xué)性能的

2、影響和可能的愈合措施;最后采用有限元方法模擬粉末構(gòu)件熱等靜壓過(guò)程中的收縮變形，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，試圖找出包套/模具的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
　　對(duì)比其他粒度區(qū)間的預(yù)合金粉末的工藝性能，250μm以下的粉末具有良好的流動(dòng)性和最大的振實(shí)密度。氣體霧化法制備的Ti-6Al-4V預(yù)合金粉末由單一的馬氏體α'相組成，α'在850℃以上完全分解，且預(yù)合金粉末的β轉(zhuǎn)變溫度為987℃。
　　熱等靜壓工藝參數(shù)對(duì)預(yù)合金的致密化過(guò)程影響顯著。通過(guò)測(cè)試不同熱等

3、靜壓狀態(tài)下粉末合金的致密度和力學(xué)性能發(fā)現(xiàn):Ti-6Al-4V預(yù)合金粉末在880-940℃，100MPa以上，保溫保壓3h進(jìn)行熱等靜壓能夠獲得理論全致密的粉末合金。
　　熱等靜壓工藝參數(shù)不合理和包套在熱等靜壓成型過(guò)程中發(fā)生泄漏都會(huì)在粉末合金內(nèi)部引入孔隙缺陷。檢測(cè)粉末合金中是否含有氬氣是甄別包套泄漏與否的有效手段。將含有孔隙缺陷的粉末合金進(jìn)行二次熱等靜壓，結(jié)果表明:由于熱等靜壓參數(shù)引入的孔隙缺陷可以通過(guò)二次熱等靜壓進(jìn)行缺陷愈合;而包套

4、發(fā)生泄漏樣品是否能夠重新達(dá)到完全致密化取決于其泄漏程度。
　　分析冷卻速度等影響粉末合金拉伸性能的工藝因素時(shí)發(fā)現(xiàn):本文實(shí)驗(yàn)條件下，影響粉末合金拉伸性能的次序依次為:包套是否發(fā)生泄漏＞冷卻速度＞包套表面狀態(tài)＞固溶溫度和固溶時(shí)間＞預(yù)合金粉末的粒度分布。
　　對(duì)薄壁回轉(zhuǎn)體構(gòu)件內(nèi)腔控形等三種典型包套/模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件下，粉末的致密化過(guò)程進(jìn)行有限元模擬。模擬結(jié)果和實(shí)際構(gòu)件的收縮變形吻合較好。包套粉末體熱等靜壓收縮變形過(guò)程中遵循“弱側(cè)收