熱擠壓和旋鍛粉末冶金純鈦的組織和力學(xué)性能
鈦由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸，具有高強(qiáng)度、低密度、良好的壓力加工性能和低溫下無(wú)脆性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航天航空、航海、化學(xué)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、信息技術(shù)、交通、建筑等各個(gè)領(lǐng)域。鈦耐腐蝕性能強(qiáng)，高溫下抗蠕變性能好，外表美觀，在生物醫(yī)學(xué)和航天航空領(lǐng)域中是必不可少的材料，但是合成工藝復(fù)雜、成本高，需要簡(jiǎn)化工藝、降低成本才能被更廣泛的應(yīng)用。
鈦的體材料合成工藝有很多，例如鑄造成形、粉末冶金成形。鈦的熔煉、加工和提取十分困難，使得鈦材料在應(yīng)用中受到限制，而熔煉鑄造法對(duì)鈦材料的利用率不高，無(wú)形中提高了鈦合金的生產(chǎn)成本。為了打破瓶頸，可采用新型粉末冶金技術(shù)，該技術(shù)可以使材料有特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力學(xué)性能，而這些性能是其他方法無(wú)法獲得。從力學(xué)性能上看，粉末冶技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏析，消除粗大、不均勻的鑄造組織，得到優(yōu)異的力學(xué)性能；從經(jīng)濟(jì)上看，粉末冶金技術(shù)的工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)后不需要機(jī)加工或只需很少的機(jī)加工，這樣可以大大提高利用率，降低了材料的生產(chǎn)成本。但是該方法也有不易克服的缺點(diǎn)，例如產(chǎn)品的相對(duì)密度低，應(yīng)力分布不均勻等，這些缺點(diǎn)會(huì)影響產(chǎn)品的力學(xué)性能。冷擠壓、溫?cái)D壓、鍛造等工藝技術(shù)可以細(xì)化晶粒，提高相對(duì)密度，使金屬具有良好的力學(xué)性能并且延長(zhǎng)使用壽命。熱擠壓工藝是一種先進(jìn)的塑性加工方法，利用擠壓機(jī)上擠壓桿傳遞高壓，對(duì)封閉在擠壓筒中的原料進(jìn)行擠壓，形成與模具形狀相同的制品，具有提高金屬變形能力，制品綜合質(zhì)量高，產(chǎn)品范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)鍛造是一種用于棒料、管材或線材精密制造的漸進(jìn)凈成形工藝，且是一種局部而連續(xù)、無(wú)屑且精密的金屬成形加工工藝。鈦及鈦合金是難變形金屬，價(jià)格昂貴，因此對(duì)高要求的鈦管、鈦棒、鈦型材材料而言，采用粉末冶金技術(shù)配合熱擠壓及旋轉(zhuǎn)鍛造是最有發(fā)展前途的生產(chǎn)方法。
本文利用粉末冶金技術(shù)加熱擠壓及旋轉(zhuǎn)鍛造制備鈦棒。先將鈦粉擠壓成塊狀，燒結(jié)成形，再利用熱擠壓、旋鍛工藝最終合成棒材。對(duì)鈦棒進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試、顯微硬度測(cè)試、金相組織分析、斷口分析，通過(guò)建立制備工藝與力學(xué)性能的關(guān)系來(lái)探索一條制備鈦材的新路。
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