簡(jiǎn)介：用粉末冶金方法制成的金屬鈦和鈦合金。鈦的化學(xué)活性大，易受氣體和坩堝材料等的污染，因此高質(zhì)量鈦粉末主要是在真空或高純惰性氣體保護(hù)下采用離心霧化制粉工藝來(lái)生產(chǎn)。制品的成形一般不加粘結(jié)劑，坯料必須在真空中燒結(jié)。20世紀(jì)40年代末，首先開(kāi)展了以海綿鈦粉末為原料的壓制燒結(jié)工藝的研究。但該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品性能尚不能滿足航空部門(mén)的要求，主要用于制造化工、輕工、冶金、海洋開(kāi)發(fā)等部門(mén)所需的耐蝕、過(guò)濾等零件。其中獲得工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的第一種產(chǎn)品是鈦多孔過(guò)濾材料。
用粉末冶金方法制成的金屬鈦和鈦合金。鈦的化學(xué)活性大，易受氣體和坩堝材料等的污染，因此高質(zhì)量鈦粉末主要是在真空或高純惰性氣體保護(hù)下采用離心霧化制粉工藝來(lái)生產(chǎn)。制品的成形一般不加粘結(jié)劑，坯料必須在真空中燒結(jié)。20世紀(jì)40年代末，首先開(kāi)展了以海綿鈦粉末為原料的壓制燒結(jié)工藝的研究。但該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品性能尚不能滿足航空部門(mén)的要求，主要用于制造化工、輕工、冶金、海洋開(kāi)發(fā)等部門(mén)所需的耐蝕、過(guò)濾等零件。其中獲得工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的第一種產(chǎn)品是鈦多孔過(guò)濾材料。60年代中期，開(kāi)始發(fā)展以旋轉(zhuǎn)電極法制取鈦的預(yù)合金粉末和熱等靜壓致密化的工藝。用此工藝生產(chǎn)的制品的靜態(tài)力學(xué)性能與熔煉加工制品相當(dāng)，但顯著地減少了切削加工，提高了材料的利用率，開(kāi)始用于航空工業(yè)中。至70年代末，鈦粉末冶金制品在耐蝕和航空方面的應(yīng)用獲得較快的發(fā)展。中國(guó)70年代初開(kāi)始進(jìn)行鈦粉末冶金工藝及制品的研究，鈦金屬閥門(mén)、軸套、多孔管和板、鈦-碳化鈦耐磨材料以及鈦鉬耐蝕合金等均已工業(yè)生產(chǎn)。70年代末期，開(kāi)展了離心霧化制取高質(zhì)量鈦合金粉末及熱等靜壓成形工藝的研究。
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(jià)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(shí)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(guò)氫化脫氫工藝可獲得質(zhì)量好、粒度細(xì)的鈦粉及其合金粉末;但是批量小、價(jià)格較貴。
4.離心霧化鈦粉
60年代美國(guó)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(dòng)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(dá)400ppm)，會(huì)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(pán)等多種離心霧化制粉工藝。此類(lèi)粉末是制造鈦粉末冶金航空零件的主要原料。
根據(jù)所用的粉末原料和對(duì)制品的使用要求,可采用不同的致密化工藝。主要有:
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。
壓制和燒結(jié)
壓制可采用機(jī)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(duì)密度可達(dá)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。
熱成形
是使粉末或粉末坯錠在加熱過(guò)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。
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(jì)的加工工藝。
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