一种新型低成本钛制造工艺——场辅助烧结-锻造
发布时间:2018-05-04 14:11
作者:互联网
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粉末
冶金是制取
金属粉末或用
金属粉末(或金属粉末与
非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和
烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的
工艺技术。
钛及
钛合金虽然具有比
强度高、耐
腐蚀性好和
热膨胀系数低等优异性能,但其制造
成本较高限制了其应用。
英国谢菲尔德大学学者N.S.Weston等人开发出一种低成本钛制造工艺——场辅助烧结-
锻造(
FAST-forge)技术。该工艺采用的加工路径分为两部分:首先利用场辅助烧结技术将钛
合金粉末预制成坯,再精密热锻近净成形构件。采用ASTM5级Ti-6Al-4VHDH粉末,以100℃/min的加热速率固化,在1200℃、50MPa下保温保压30min,得到Φ100mm×15mm的圆盘和Φ20mm的近净成形双锥体试样。圆盘
需要进一步机加工制成Φ20mm的双锥体试样。机加双锥体试样在850、950、1050℃,应变速率为0.01、0.1、1s-1下进行锻造变形试验,近净成形双锥体试样在950℃,应变速率为0.01、0.1、1s-1下进行锻造变形试验。观察变形后试样的显微组织,记录变形过程中位移
载荷数据,并辅以有限元
模拟。结果表明:FAST制备的两种Ti-6Al-4V试样的组织演变规律和锻造变形
行为与传统
熔炼、多火次锻造的Ti-6Al-4V
合金材料相似。与机加双锥体试样对比,近净成形双锥体试样的显微组织和变形行为未受到不利影响。试样烧结后的组织为魏氏组织,经过锻造后,试样孔隙率进一步降低,
拉伸性能得到提高。近净成形双锥体试样显微组织中的初生α相在950℃、较高的应变速率(0.01、0.1、1s-1)时发生
破碎,这与有限元模拟结果具有很好的一致性。目前,FAST工艺还在小规模试验过程中,还不能满足批量
生产的要求。但FAST工艺可以提高加热速率来减少加
工时间,同时对微观组织的影响较小。通过充分的过程设计和
控制,采用FAST-forge技术路线制备出几何形状更加复杂的结构件成为可能。这种粉末成形方法有望降低钛零部件的成本。(晓红)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。