Ti合金粉末冶金技术的新发展

李麒兰

粉末冶金技术是一种由粉末直接成形生产零部件的工艺，是生产近终形零部件的高产量、低成本方法，这种方法基本上不需要进一步加工或精整，可以很好地控制尺寸，且零部件的稳定性极好，其均匀性和机械性能可以完全得到保证。用粉末冶金法生产的Ti及Ti合金零件无成分偏析，组织均匀、性能稳定。汽车用Ti是一个非常具有吸引力的市场，研发新的低成本原料生产方法，与先进的粉末冶金近净成形技术相结合，可望使Ti进入汽车制造业。目前，Ti及Ti合金广泛应用的主要障碍是其高成本，采用粉末冶金技术可以有效降低成本。为了适应进一步降低Ti及Ti合金的生产成本的要求，新的Ti粉末成形技术在不断涌现。

一．钛注射成形。据报道，日本名古屋工业学院用注射成形的方法制备了纯Ti件。实验采用平均颗粒尺寸为23微米的氢化脱氢Ti粉，在温度为1198～1348K下烧结。当烧结温度高于1298K时，抗拉强度大于630MPa;如果在氢化脱氢粉中加入一定量平均粒度15微米的气体雾化粉混合后，在较低的烧结温度下(1248～1298K)，可得到烧结密度很高的烧结体，而延伸率可达到15%～20%。该校还将金属注射成形技术用于Ti-6Al-4V合金粉末的注射成形，在1223K下烧结，得到相对密度大于96%，抗拉强度达950MPa的Ti-6Al-4V合金。日本大阪冶金公司用金属注射成形方法制备了γ-TiAl件，其名义成分为Ti-47Al-2.6Cr。合金粉末通过自扩散高温合成制得，再与有机粘结剂混合、搅拌、注射成形和烧结得到相对密度高达97%的烧结件，呈现出很高的强度和延展性。我国清华大学利用氢化脱氢法所获的Ti粉制备注射成形纯Ti材料，真空烧结温度为1250℃时，烧结致密度可高达98%，在该温度下烧结1.5小时，制品抗拉强度和伸长率分别达到349MPa和6.4%。

二．钛温压成形。该技术以粉末冶金温压工艺为基础，并结合了金属注射成形的优点，通过加入适量的微粉和提高润滑剂或粘结剂含量，提高了混合粉末的流动性、填充性能和成形能力，从而可用于制造复杂几何形状(如侧凹、螺纹孔等)的零件，具有非常广阔的发展前景。国内中南大学对温压成形工艺在粉末冶金Ti合金制备方面作了研究。实验以氢化脱氢法制备的纯Ti粉为原料，在500MPa下压制，之后压坯在1280℃进行真空烧结。研究发现，抗拉强度在粉末、模具温度为155℃时达到最大值1051MPa，这主要是温度的作用改善了Ti粉末的塑性，为压制过程中的颗粒重排提供了协调变形的作用，提高了压制密度。他们在此基础上，以相同的压制条件，采用硬脂酸锌为模壁润滑剂，对名义成分为Ti-6.8Mo-4.5Al-1.5Fe-1.5Nb混合粉末进行了模壁润滑温压工艺的研究，压制后压坯密度可达到理论密度的86%～90%，超过了采用冷等静压工艺的性能指标。

超级大灯泡

真行，3D国内还没什么人搞，你已经再讲4D、ED的故事了。