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鈦行業的發展與消費領域擴展和技術進步密不可分

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2016-7-27 10:12:05
行業的發展與消費領域擴展和技術進步密不可分,應大力拓展鈦產品的應用領域,促進鈦產品的消費,加強技術創新,強化產業合作,凸顯產學研新高地,實現由低端產品不斷向高端化邁進,適時對低端產能的企業進行兼并重組,堅持淘汰一批企業,更多地改造、升級一批企業,提高產業集中度,優化產業結構。隨著供給側結構性改革的不斷深化,鈦行業在前進道路上才能走向“鈦”好的明天。金屬鈦及其合金具有低密度、高強度、良好高溫強度、卓越的耐腐蝕性等性能,廣泛用于航空航天、汽車、生物工程(良好相容性)、手表、環保等領域。但是,鈦及其合金的機加工性能差,成為大量生產復雜形狀零件的障礙。因而用金屬注射成形(MIM)新工藝生產鈦零件倍受注目。本文綜述了MIM鈦合金的研究狀況,以利于MIM鈦零件的研制和市場的開拓。
 
鈦粉生產方法有氫化鈦分解破碎法(HDH)或氣霧化法(GA)。為制備鈦合金粉,可將上述方法制得的鈦粉與其它金屬粉混合,也可采用GA或高溫自蔓燃法直接制得鈦合金粉。HDHTi粉的振實密度小于GATi粉,在制備注射料時,加入粘結劑量(體積分數)相應為43.1%和33.3%。采用的粘結劑為樹脂和蠟。粘結劑和Ti粉在383393K溫度下混練1h。注射成形后,成形坯在102Pa真空中,于Ar氣流中和648K下熱分解脫粘。在423573K間的升溫速度為1.4×10-5K/s。可將上述二種粉的注射成形坯中的約90%粘結劑脫除。而后在10-2Pa真空中燒結,加熱速度為5.56×10-2K/s。在燒結溫度下保溫2h。HDH粉的注射成形坯經1198K燒結后相對密度為82.4%,經1348K燒結后迅速提高到94.5%。氣霧化Ti粉注射料中粉末裝載量大,注射成形坯于1198K下燒結后相對密度達92.4%,燒結溫度為1248K時為94.8%,燒結溫度為1348K時為95.8%。燒結溫度由1198K提高到1348K,由氣霧化鈦粉制取的燒結Ti抗張強度由550MPa增至為610MPa,僅提高60MPa,而HDH鈦粉制取的燒結Ti則由420MPa增至630MPa,提高了210MPa。值得注意的是,在1298K燒結后,盡管由HDHTi粉制取者的相對密度為92%,比由氣霧化鈦粉制取者(95%)低,但由HDHTi粉制取者的抗張強度(630MPa)卻比由氣霧化鈦粉制取者(590MPa)高40MPa。它們的屈服強度變化規律與抗張強度相似。由氣霧化Ti粉制取者經1223K1298K燒結后的伸長率約為15%20%。但當燒結溫度高于1323K時,伸長率急劇下降至5%。由HDHTi粉制取者的伸長率總地說比由氣霧化鈦粉制取者低,在1273到1298K下燒結后為6%7%。化學分析數據表明,由HDHTi粉制取者燒結后的碳含量為0.06%0.07%,比由氣霧化Ti粉制取者的0.05%0.06%稍高一點,不會對力學性能有什么影響,但氧含量相應為0.45%0.46%和0.28%,這是影響力學性能的重要因素。為降低MIMTi的氧含量,采用低氧含量(0.13%)的氣霧化Ti粉(平均粒徑23.81μm)和低氧含量的聚丙烯、石蠟和Carnauba蠟作為粘結劑。在447K下與70%(體積分數)Ti粉加壓混練1h。注射成形后在313K下用溶劑萃出脫粘0.5h,脫除43%61%的粘結劑,而后在773K的真空中于Ar氣流中脫除剩余的粘結劑,這可防止氧化和碳化。再在(12)×10-2Pa真空中14231503K下高溫燒結1.5h。結果表明,由組成比不同的粘結劑制取的MIMTi,其氧與碳的含量不同。采用40%聚丙烯+60%蠟粘結劑時,經1443K燒結1.5h得到的Ti的氧含量最低,為0.22%(C0.04%N0.0017%)。此時,伸長率為19%(σ為504MPa、σ0.2為360MPa)。燒結溫度提高到1463K時,氧含量降至0.20%,伸長率達到最高值(21.5%)。繼續提高燒結溫度至1503K,雖然密度提高到96.4%,但伸長率反而急劇下降至4%5%。其原因是氧含量增至0.3%,而且晶粒粗化。因此,14431463K是最佳燒結溫度。這時,MIMTi的各項性能達到了TypeJIS3標準的性能(O≤0.3%、N≤0.007%、σ=451617MPa、σ0.2≥343MPa、δ≥18%)。
 
Ti-12Mo為β相穩定合金,具有極佳的耐腐蝕性和高強度。采用氣霧化Ti粉(粒度小于38μm)和鉬粉(平均粒徑0.6μm),在雙錐混料機中混合10h。而后和13.4%(質量分數)的粘結劑混練造粒。粘結劑由聚合物和蠟組成。聚合物由聚丙烯、高密度聚乙烯及乙烯和EVA的共聚物組成,蠟由微晶石蠟和Carnauba蠟組成。在溫度473K、壓力100MPa下注射成形。于(12)×10-1Pa真空下,于673K脫粘5h,可脫除96%的粘結劑,而后在13931573K、(12)×10-1Pa真空中燒結。隨燒結溫度的升高,密度直線性增加,在1573K下燒結時相對密度最高,達97%(鍛材密度為4.88g/cm3)。這樣高的燒結溫度,雖能提高密度,但由于粘結劑脫除殘留的碳形成TiC在晶界析出,而且晶粒長大,導致強度下降。力學性能測試表明,在14731493K燒結2h(相對密度為94.1%)和14331473K間燒結5h(密度為95.1%)時,抗張強度最高,達1000MPa,完全達到了熔煉鍛造的相同成分的β-Ti合金的水平。
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