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1、第32卷第2期稀有金属2008年4月Vol.32!.2CHINESEJOURNALOFRAREMETALSApr.2008粉末注射成形钛铝烧结工艺研究11*12赵丽明,曲选辉,何新波,李世琼(1.北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;2.钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081)摘要:利用Ti47.5Al2.5V1.0Cr(%)气雾化预合金粉末为原料,采用注射成形工艺制备了TiAl合金材料,研究了TiAl合金烧结工艺以及烧结工艺对烧结体显微组织、密度和性能的影响。结果表明:烧结体在超固相线液相区烧结
2、得到密度最高。在1450保温30min,烧结体的相对密度达到95%,抗压强度为2105MPa,压缩率达到30.9%,接近铸态合金力学性能。烧结体在+相区和相区保温1h,相对密度分别为73%和85%。在1300~1400,随着片层团的增加,烧结体组织由双态组织逐渐变为全片层组织。在超固相液相区,随着相的减少,烧结体组织由近片层组织逐渐转变为全片层组织。关键词:钛铝合金;气雾化钛铝粉末;粉末注射成形;烧结工艺中图分类号:TG1665文献标识码:A文章编号:0258-7076(2008)02-0180-05由于Ti
3、Al基合金具有良好的耐高温、抗氧化1实验材料与过程性能和较小的密度,而且它的抗蠕变性能与Ni基高温合金相近,均比钛合金好得多,但其密度还不采用钢铁研究总院钛铝中心提供的Ti47.5Al到Ni基高温合金的一半,因而成为近年来人们研2.5V1.0Cr气雾化预合金粉末为原料,粉末性能究开发的热点,被认为是一种非常有潜力的高温见表1。从图1可见,TiAl粉末的球形度非常好,结构材料,在航空、航天、国防、军工等领域具有非常适合用于注射成形。[1,2]广泛的应用前景。但是,TiAl金属间化合物的表1气雾化TiAlVCr合金粉
4、末特性室温延性很低、高温屈服应力高、加工成形非常困Table1CharacteristicsofGATiAlVCralloypowders[3~5]难。目前,TiAl合金的制备工艺主要是铸锭冶PowderaverageCarbonOxygen[6,7]Powdercomposition金,存在成分偏析和组织不均匀。采用粉末冶graindiametermcontent%content%金法可制备组织均匀、细小,而且可实现制件的近Ti47.5Al2.5V1.0Cr600.0270.1净成形,能有效解决TiAl金
5、属间化合物合金难于[8]加工成形问题。目前国内学者采用元素粉末法[9,10]制备钛铝合金进行研究的偏多,其中王尔德采用高能球磨TiAl复合粉体的反应烧结工艺制得高致密度的钛铝合金,也有学者采用钛铝预合金粉[11]进行研究。粉末注射成形工艺作为一种新型粉末冶金近净成形技术,在制备几何形状复杂产品方面,具有明显的优势。一些国外的学者已采用[12~14]SHS制得TiAl粉末进行注射成形研究。本文主要对TiAl粉末注射成形的烧结工艺以图1TiAlVCr合金粉的宏观形貌及烧结工艺对烧结体组织、密度和性能的影响进Fig.1Ma
6、crostructureofTiAlVCralloypowders行了系统研究。收稿日期:2007-09-01;修订日期:2007-12-30基金项目:高等学校科技创新工程重大项目资助(704008);新世纪优秀人才项目资助(NCET060081)作者简介:赵丽明(1976-),男,河北人,博士研究生;研究方向:TiAl注射成形*通讯联系人(Email:quxh@mater.ustb.edu.cn)2期赵丽明等粉末注射成形钛铝烧结工艺研究181采用的粘结剂为石蜡基粘结剂,其主要成分从图3看到烧结体在1300
7、保温1h烧结体为石蜡、聚乙烯和聚丙烯等。首先将TiAl粉末与有大量孔隙,烧结径在粉末颗粒间形成。在保温6粘结剂在XSK160混炼机上于145混炼1h,粉h后,烧结颈长大幅度不是很大,烧结体孔隙并没末装载量为65%(体积分数),然后在CJZZ注塑有明显减少。由于1300处于+相区,烧结体机上进行注射成形。注射样品为!7.5mm∀48mm中的相还是有序相,原子扩散速率低,导致烧结的圆棒。体难以烧结致密。成形坯分别称重后放入三氯乙烯中进行溶剂从图5看到,烧结体由1400保温1h,烧结脱脂。注射坯可溶性粘结剂脱除后
8、,利用真空热脱体的孔隙有较大幅度的减少,孔隙形状也变得平脂方法脱除残余粘结剂后在600进行预烧结。滑,烧结体密度有较大幅度的增加,但是烧结体的最后脱脂坯在高真空钼丝炉中烧结,升温速率为孔隙数量依然不容乐观。由于在1400烧结体烧-18#min。结温度处于相区,烧结体由有序相变为无序相,采用扫描电
