粉末冶金鈦合金力學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作為研究對象（以Ti-6Al-4V為主），首先對通過無坩堝感應(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性能的工藝因素;再次分析了粉末合金中孔隙缺陷的來源，研究了孔隙缺陷對粉末合金力學性能的

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)件熱等靜壓過程中的收縮變形，并與實驗結(jié)果對比，試圖找出包套/模具的設(shè)計準則。
　　對比其他粒度區(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性和最大的振實密度。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)對預(yù)合金的致密化過程影響顯著。通過測試不同熱等

3、靜壓狀態(tài)下粉末合金的致密度和力學性能發(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程中發(fā)生泄漏都會在粉末合金內(nèi)部引入孔隙缺陷。檢測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二次熱等靜壓進行缺陷愈合;而包套

4、發(fā)生泄漏樣品是否能夠重新達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發(fā)現(xiàn):本文實驗條件下，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)＞固溶溫度和固溶時間＞預(yù)合金粉末的粒度分布。
　　對薄壁回轉(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)計條件下，粉末的致密化過程進行有限元模擬。模擬結(jié)果和實際構(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程中遵循“弱側(cè)收