粉末冶金鈦合金致密化工藝

根據(jù)所用的粉末原料和對制品的使用要求，可采用不同的致密化工藝。主要有：①松裝或低壓成形粉末坯料的燒結(jié)。燒結(jié)體的孔隙率為25～70%，該工藝多用于生產(chǎn)多孔鈦制品和材料。②壓制和燒結(jié)。壓制可采用機械或等靜壓制，壓制壓力在2000～4000kgf/cm2之間，燒結(jié)溫度為1000～1400℃。燒結(jié)體的相對密度可達92～95%；該工藝用于生產(chǎn)耐蝕部件、一般結(jié)構(gòu)件或加工用坯錠。③熱成形。是使粉末或粉末坯錠在加熱過程中加壓成形。熱成形工藝主要有熱等靜壓、真空熱壓等。離心霧化制取的鈦合金粉末，采用熱等靜壓成形，所制得的產(chǎn)品的密度可接近理論密度，且性能各向均勻；高性能的航空結(jié)構(gòu)零件主要采用熱等靜壓工藝制取。④鈦粉末和粉坯的粉末軋制。坯料的擠壓和鍛造等。這些工藝均可獲得密度高和性能好的鈦粉末材料或零件。其中粉末軋制是生產(chǎn)多孔鈦板和致密鈦板的有效的經(jīng)濟的加工工藝。粉末冶金和熔煉加工的鈦和 Ti-6Al-4V的典型性能列于上表。2100433B

工業(yè)生產(chǎn)的鈦和鈦合金粉末主要有以下四種方法：①鈉還原海綿鈦粉。此種粉末產(chǎn)量大，價格便宜，粉末塑性好，宜于冷成形，是生產(chǎn)一般耐蝕制品的主要原料。因其含有較高的鈉和氯離子，燒結(jié)時易污染設(shè)備并使材料的焊接性能變壞。②電解鈦粉。純度較鈉還原的海綿鈦粉高，但電解鈦粉的成形性較海綿鈦粉末差。③氫化脫氫鈦粉。通過氫化脫氫工藝可獲得質(zhì)量好、粒度細的鈦粉及其合金粉末；但是批量小、價格較貴。④離心霧化鈦粉。60年代美國核金屬公司首先采用電弧旋轉(zhuǎn)電極法制成鈦的預(yù)合金粉末。粉末呈球形。這種合金粉末純度高、成分均勻、流動性好、裝填密度為理論值的65%。此種粉末只宜采用熱成形，可用熱等靜壓工藝制成形狀復(fù)雜的零件。電弧旋轉(zhuǎn)電極制粉工藝，由于有一電極為鎢棒，故容易產(chǎn)生鎢的污染（粉末中的含鎢量達400ppm），會降低材料的疲勞性能。為消除鎢的污染，又發(fā)展了以電子束或等離子體為熱源的旋轉(zhuǎn)電極和電弧旋轉(zhuǎn)坩堝以及電子束旋轉(zhuǎn)盤等多種離心霧化制粉工藝。此類粉末是制造鈦粉末冶金航空零件的主要原料。

鈦是20世紀50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高。20世紀50～60年代，主要是發(fā)展航空發(fā)動機用的高溫鈦合金和機體用的結(jié)構(gòu)鈦合金。70年代開發(fā)出一批耐蝕鈦合金，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發(fā)展。鈦合金主要用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機的結(jié)構(gòu)件。

合金的制取分為坯錠制取和塑性變形成材 ：

鉬鈦合金1.坯錠制取

分粉末冶金法和熔煉法兩種。粉末冶金祛是將高純鉬粉，氫化鈦粉和石墨粉按成分要求混合后，用壓模壓制或等靜壓壓制成坯錠，再經(jīng)氫氣保護下的垂熔或間接加熱燒結(jié)成坯錠。熔煉法是將高純鉬條、含碳鉬條和合金元素鈦按或分要求用真空電弧熔煉或電子束熔煉成鑄錠。

鉬鈦合金2.塑性變形

粉末冶金坯錠經(jīng)鍛造、軋制或直接軋制成材。熔煉鑄錠經(jīng)擠壓、鍛造和軋制成材。變形產(chǎn)品種類有鍛件、棒材、絲材、管材、厚板、薄板 。

α型鈦合金指的是使用溫度下有α型單相態(tài)，抗拉強度比工業(yè)純鈦稍高，是優(yōu)良的超低溫合金之一。