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制備鈦合金超細晶增強超塑性工藝

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-6-8 10:14:27

擁有高強度質量比、高溫下的高強度、耐腐蝕和熱穩定性等一系列優越性能而廣受關注,不過,鈦和鈦合金的傳統用途主要集中在航空航天與航海工業領域。民用鈦材的制約因素主要在產品成本。鈦的粉末冶金是一種完全不同于其他技術的鈦零部件生產方法,粉末冶金生產零部件,用的是粉末而不是海綿鈦;粉末冶金可以限制與傳統鈦生產相關的浪費,不需要真空電弧重熔、電子束熔煉或等離子弧熔煉;粉末可以直接形成任何形狀或軋制成品,減少制造一個零部件所需的原材料,產出更高。這一工藝也可以生產近凈形零部件,減少傳統零部件生產中通常伴隨的浪費,工藝步驟少,提高了產出。不過,粉末冶金也存在一些有待改進的問題,其中最主要的是污染控制問題,任何污染都將使金屬不能適用于高精密零部件。航空領域的高結構標準使得粉末冶金鈦合金出現在航空市場面臨重重困難,但它完全可以應用于結構要求沒有那么嚴格的民用領域。其中,最有可能大規模應用的行業就是汽車行業。汽車市場很龐大,一旦鈦材在汽車行業的應用得到推廣,其用鈦量將遠遠超過目前的航空、航天市場。

鈦合金的氫技術以材料本身為出發點,通過改善材料微觀組織結構的方法,顯著降低了鈦合金的超塑性變形溫度,提高了變形速率,明顯地提高了生產效率。而且該技術工藝簡單,成本較低,它的成功應用將為鈦合金超塑性成形技術成為一種經濟、實用的加工技術創造有利條件,同時也將攻克制約鈦合金擴大應用的瓶頸,大幅度地降低鈦合金零件的制造成本,提高零件的使用性能,為鈦合金的廣泛應用提供堅實的基礎。

在制備鈦合金超細晶增強超塑性性能的工藝中,氫不但在熱加工過程中起到了軟化鈦合金的作用,而且對微觀組織、相成分、協助塑性變形和形成超細晶組織都發揮了積極的作用。在此工藝中,氫主要有以下幾方面的作用:
(1)氫對鈦合金的軟化作用,降低流動應力,利于進行塑性變形。
(2)從B相溫度范圍內快冷過程中,獲得具有均勻的高密度位錯的針狀馬氏體,有利于氫化物的形核。
(3)氫的加入降低了鈦合金的相轉變溫度,使鈦合金熱加工的溫度低至形成位錯胞結構,利于沉淀相彌散分布。
(4)通過氫的溶解,形成高密度位錯區域,為再結晶提供形核的場所。
(5)真空退火過程中發生等相變,氫化物發生分解,A相發生再結晶,最終形成細小、等軸的兩相組織。
當然,超細晶鈦合金晶粒尺寸的控制不僅與氫的作用有關,還與塑性變形的工藝參數有關,尤其是變形溫度和變形量對晶粒尺寸的影響很大,在此不予細述。

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