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钛行业的发展与消费领域扩展和技术进步密不可分

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2016-7-27 10:12:05
行业的发展与消费领域扩展和技术进步密不可分,应大力拓展钛产品的应用领域,促进钛产品的消费,加强技术创新,强化产业合作,凸显产学研新高地,实现由低端产品不断向高端化迈进,适时对低端产能的企业进行兼并重组,坚持淘汰一批企业,更多地改造、升级一批企业,提高产业集中度,优化产业结构。随着供给侧结构性改革的不断深化,钛行业在前进道路上才能走向“钛”好的明天。金属钛及其合金具有低密度、高强度、良好高温强度、卓越的耐腐蚀性等性能,广泛用于航空航天、汽车、生物工程(良好相容性)、手表、环保等领域。但是,钛及其合金的机加工性能差,成为大量生产复杂形状零件的障碍。因而用金属注射成形(MIM)新工艺生产钛零件倍受注目。本文综述了MIM钛合金的研究状况,以利于MIM钛零件的研制和市场的开拓。
 
钛粉生产方法有氢化钛分解破碎法(HDH)或气雾化法(GA)。为制备钛合金粉,可将上述方法制得的钛粉与其它金属粉混合,也可采用GA或高温自蔓燃法直接制得钛合金粉。HDHTi粉的振实密度小于GATi粉,在制备注射料时,加入粘结剂量(体积分数)相应为43.1%和33.3%。采用的粘结剂为树脂和蜡。粘结剂和Ti粉在383393K温度下混练1h。注射成形后,成形坯在102Pa真空中,于Ar气流中和648K下热分解脱粘。在423573K间的升温速度为1.4×10-5K/s。可将上述二种粉的注射成形坯中的约90%粘结剂脱除。而后在10-2Pa真空中烧结,加热速度为5.56×10-2K/s。在烧结温度下保温2h。HDH粉的注射成形坯经1198K烧结后相对密度为82.4%,经1348K烧结后迅速提高到94.5%。气雾化Ti粉注射料中粉末装载量大,注射成形坯于1198K下烧结后相对密度达92.4%,烧结温度为1248K时为94.8%,烧结温度为1348K时为95.8%。烧结温度由1198K提高到1348K,由气雾化钛粉制取的烧结Ti抗张强度由550MPa增至为610MPa,仅提高60MPa,而HDH钛粉制取的烧结Ti则由420MPa增至630MPa,提高了210MPa。值得注意的是,在1298K烧结后,尽管由HDHTi粉制取者的相对密度为92%,比由气雾化钛粉制取者(95%)低,但由HDHTi粉制取者的抗张强度(630MPa)却比由气雾化钛粉制取者(590MPa)高40MPa。它们的屈服强度变化规律与抗张强度相似。由气雾化Ti粉制取者经1223K1298K烧结后的伸长率约为15%20%。但当烧结温度高于1323K时,伸长率急剧下降至5%。由HDHTi粉制取者的伸长率总地说比由气雾化钛粉制取者低,在1273到1298K下烧结后为6%7%。化学分析数据表明,由HDHTi粉制取者烧结后的碳含量为0.06%0.07%,比由气雾化Ti粉制取者的0.05%0.06%稍高一点,不会对力学性能有什么影响,但氧含量相应为0.45%0.46%和0.28%,这是影响力学性能的重要因素。为降低MIMTi的氧含量,采用低氧含量(0.13%)的气雾化Ti粉(平均粒径23.81μm)和低氧含量的聚丙烯、石蜡和Carnauba蜡作为粘结剂。在447K下与70%(体积分数)Ti粉加压混练1h。注射成形后在313K下用溶剂萃出脱粘0.5h,脱除43%61%的粘结剂,而后在773K的真空中于Ar气流中脱除剩余的粘结剂,这可防止氧化和碳化。再在(12)×10-2Pa真空中14231503K下高温烧结1.5h。结果表明,由组成比不同的粘结剂制取的MIMTi,其氧与碳的含量不同。采用40%聚丙烯+60%蜡粘结剂时,经1443K烧结1.5h得到的Ti的氧含量最低,为0.22%(C0.04%N0.0017%)。此时,伸长率为19%(σ为504MPa、σ0.2为360MPa)。烧结温度提高到1463K时,氧含量降至0.20%,伸长率达到最高值(21.5%)。继续提高烧结温度至1503K,虽然密度提高到96.4%,但伸长率反而急剧下降至4%5%。其原因是氧含量增至0.3%,而且晶粒粗化。因此,14431463K是最佳烧结温度。这时,MIMTi的各项性能达到了TypeJIS3标准的性能(O≤0.3%、N≤0.007%、σ=451617MPa、σ0.2≥343MPa、δ≥18%)。
 
Ti-12Mo为β相稳定合金,具有极佳的耐腐蚀性和高强度。采用气雾化Ti粉(粒度小于38μm)和钼粉(平均粒径0.6μm),在双锥混料机中混合10h。而后和13.4%(质量分数)的粘结剂混练造粒。粘结剂由聚合物和蜡组成。聚合物由聚丙烯、高密度聚乙烯及乙烯和EVA的共聚物组成,蜡由微晶石蜡和Carnauba蜡组成。在温度473K、压力100MPa下注射成形。于(12)×10-1Pa真空下,于673K脱粘5h,可脱除96%的粘结剂,而后在13931573K、(12)×10-1Pa真空中烧结。随烧结温度的升高,密度直线性增加,在1573K下烧结时相对密度最高,达97%(锻材密度为4.88g/cm3)。这样高的烧结温度,虽能提高密度,但由于粘结剂脱除残留的碳形成TiC在晶界析出,而且晶粒长大,导致强度下降。力学性能测试表明,在14731493K烧结2h(相对密度为94.1%)和14331473K间烧结5h(密度为95.1%)时,抗张强度最高,达1000MPa,完全达到了熔炼锻造的相同成分的β-Ti合金的水平。
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