粉末鈦合金知識介紹

時間：2019-12-27作者：長沙天久金屬材料有限公司瀏覽：1416

發(fā)展歷程

鈦的冶煉和加工困難，零件制造費(fèi)用高。20世紀(jì)40年代末出現(xiàn)鈦粉末冶金技術(shù)，在一-定程度上緩和了鈦制品加工的困難。直到20世紀(jì)60年代中期，鈦粉末冶金工藝才**大的進(jìn)展，在降低材料消耗和零件制造成本方面**了顯著的成果。
鈦是熔點(diǎn)高、活性大的輕金屬，不能由礦石冶煉獲得。生產(chǎn)金屬鈦是以**或人造金紅石(TiO2)為原料，采用金屬熱還原或熔鹽電解方法制成海綿鈦，再經(jīng)真空電弧熔煉成錠。1946年出現(xiàn)了由海綿鈦直接制得的致密金屬鈦-韌性鈦，它是將海綿鈦先破碎成粉末，再經(jīng)冷壓和燒結(jié)而成的，這實(shí)際上就是鈦的粉末冶金方法。當(dāng)時粉末鈦的性能不高，主要是由于孔隙和非金屬夾雜的影響，但是由它制成的過濾器卻十分耐用。因此，鈦過濾器材料作為**代鈦粉末合金產(chǎn)品一直使用。
在出現(xiàn)真空自耗電極電弧熔煉工藝以后，常規(guī)鈦粉末冶金工藝才被淘汰。20世紀(jì)60年代中期，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)電極霧化法制成了鈦合金粉，并采用HIP致密化工藝，粉末鈦合金的性能得到顯著提高。近凈成形工藝(NNSP)粉末鈦成功地應(yīng)用并推廣，大大降低了鈦零件的制造成本，使得粉末鈦合金的應(yīng)用日益擴(kuò)大，受到宇航，航空等新型工業(yè)部門的日益關(guān)注。 

鈦合金體系

20世紀(jì)50年代初鈦及其熔煉合金在工業(yè)上開始得到應(yīng)用，到1972年，世界上大約有30種牌號的鈦合金，而其中8種主要牌號的純鈦及鈦合金又占了銷售總額的90%。它們包括3個等級的工業(yè)純鈦和Ti-5A1-2.5Sn、Ti-6Al-4V、Ti-8Al-Mo-V、Ti-6Al-6V-2Sn、Ti-13V-11Cr-3Al。 后來出現(xiàn)了*的Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(也可再添加0.2%Si)變形合金，再后來又出現(xiàn)了Ti-10V-2Fe-3Al鈦合金，以及**導(dǎo)鈦合金Ti-50Nb。

粉末鈦合金的強(qiáng)化燒結(jié)

鈦合金粉末的燒結(jié)通常是固相擴(kuò)散方式。采用混合元素法制備鈦合金時，發(fā)現(xiàn)鈦合金中的合金元素會在燒結(jié)時出現(xiàn)瞬時液相或提供擴(kuò)散通道，促進(jìn)致密化過程，也稱為強(qiáng)化燒結(jié)。
強(qiáng)化燒結(jié)過程的實(shí)現(xiàn)依賴三個基本條件，即溶解度判據(jù)、偏析判據(jù)和擴(kuò)散判據(jù)。通常，基體在添加劑中應(yīng)：具有大的溶解度，或者形成中間化合物，而添加劑在基體的溶解度應(yīng)很小，這主要?dú)w因于：①添加劑在基體的溶解度小會導(dǎo)致添加劑在粉末顆粒問界面上析出，有利于基體的擴(kuò)散；②添加劑在基體的溶解度小可以減少維持強(qiáng)化燒結(jié)的添加劑的需要量。而且，強(qiáng)化燒結(jié)的致密化過程是基體向添加劑擴(kuò)散的過程，這種擴(kuò)散有利于燒結(jié)頸的快速長大與消除孔隙。若添加劑在基體中的溶解度大，將會產(chǎn)生與前者相反的擴(kuò)散，出現(xiàn)Kirkendall效應(yīng)，孔隙度增加，導(dǎo)致燒結(jié)體膨脹。
其次，燒結(jié)過程中添加劑能在粉末顆粒間界面析出，而且能在整個燒結(jié)過程保持。這種析出使得粉末顆粒間的擴(kuò)散接觸面富集添加劑。因此，提供了基體快速擴(kuò)散的通道。這種析出特征反應(yīng)在基體與添加元素相圖上液相線和固相線不斷下降。當(dāng)滿足溶解度標(biāo)準(zhǔn)和析出標(biāo)準(zhǔn)時，添加劑的強(qiáng)化燒結(jié)效果就取決于其對基體物質(zhì)擴(kuò)散速率的影響，物質(zhì)擴(kuò)散速率越快，強(qiáng)化燒結(jié)效果越好。  

應(yīng)用

(1)由處理過的純海綿鈦粉經(jīng)冷壓-真空燒結(jié)制造耐腐蝕的一般零件。航空業(yè)應(yīng)用鈦粉燒結(jié)成的零部件已經(jīng)相當(dāng)成熟。純海綿鈦粉或合金粉直接軋制成多孔鈦或致密鈦板，前者可以卷焊成多孔管用作過濾器。
(2)以鈦粉和鋁粉為原料，元素粉燒結(jié)的方法生產(chǎn)TiAI合金靶材。在電子領(lǐng)域，要求使用能達(dá)到高真空度的鈦吸氣材料，通常使用表面積較大的HDH鈦粉生產(chǎn)這種吸氣材料。
(3)鈦合金粉末經(jīng)冷等靜壓成形和真空燒結(jié)成壞，再經(jīng)鍛造或軋制獲得各種型材，這類鈦合金型材有著廣泛的用途。
(4)預(yù)合金粉末HIP直接成形，制造高強(qiáng)度鈦合金產(chǎn)品。
(5)用預(yù)合金粉直接HIP成形為零件，用于中溫的航空發(fā)動機(jī)的零件或?qū)IP坯再熱加成材，以制造用于飛機(jī)上的承力構(gòu)件。

(6)元素混合、真空燒結(jié)后熱等靜壓制作的發(fā)動機(jī)連桿在汽車發(fā)動機(jī)中得到廣泛應(yīng)用，粉未冶金進(jìn)排氣門在汽車行業(yè)應(yīng)用也非常普遍。




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• 詞條

  詞條說明

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