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钛合金拉伸试棒粉末温压成形研究

2021-06-16 09:34:49

钛合金具有比强度高、抗蚀性好、生物相容性优异等优点,在航空、航天、车辆工程、生物医学工程等领域得到了广泛的应用,其中以Ti6Al4V合金最为典型。作为一种近净成形技术,粉末冶金温压工艺能以低成本的代价得到较高致密度零件,因此用该技术来成形钛合金件时可以进一步地扩大钛合金的应用范围。

目前国内外温压成形技术在钛基材料方面取得了很大的成就,甚至已实现产业化,在其他材料的研究方面也有了一些初步的成果,可是对钛合金的温压成形技术研究较少。德国的研究所在温压的基础上开发出流动温压工艺,使钛合金生坯密度达到了4.1/cm3,可由于加大了润滑剂的含量而使烧结变得更为复杂。

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国内目前的研究因考虑钛合金在烧结环节活性很高易受污染的因素,主要限于钛合金粉末直接压制,也有用少量润滑剂或模壁润滑进行的压制实验。钛棒厂家利用模壁润滑压制钛合金粉末(理论密度4.63g/cm3,名义成分为Ti-6.8Mo-4.5Al-1.5Fe),生坯密度为3.78g/cm3;采用内润滑剂温压得到大相对密度为99.56%的钛合金烧结件。但是,由于制粉棒受到大装粉高度加剧模壁摩擦现象的制约,温压成形侧压系数(侧压面积与压制面积之比)大于10的钛合金零件不多见。

 温压成形过程:将上述粗细钛合金粉末按4∶1的比重配制好,加入0.6%(质量分数)以新型聚合物为主要成分的专用润滑剂,在双锥搅拌器中混粉40min;混合粉末经真空加热箱预热后加入到已加温的钢模中,在700MPa压力下压制成形。粉末预热温度为80~130℃,模具温度低于粉末温度20℃,两者温差均可控制在±2℃以内;每次压制前用新型润滑剂的乳化液均匀地喷涂到阴模的内壁,形成均匀的模壁润滑层。

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