TiH2粉末的行星球磨及其對燒結(jié)鈦合金顯微組織演變的影響研究.pdf

1、本論文根據(jù)燒結(jié)鈦合金與原料TiH2粉末存在組織遺傳性這一基本原理，重點(diǎn)研究TiH2粉末在行星高能球磨中的行為與特性，以及球磨工藝及石墨添加量對燒結(jié)后顯微組織的演變規(guī)律，為后續(xù)超細(xì)晶鈦合金的研制奠定基礎(chǔ)。
　　固定行星球磨轉(zhuǎn)速為200r/min，以聚乙二醇(PEG)4000作為過程控制劑，裝樣后對球罐抽真空并充高純Ar(99.99%)氣，研究球磨工藝對TiH2粉粒度形貌及脫氫規(guī)律等的影響。結(jié)果表明，球磨后粉末活性很強(qiáng)，空氣中取料易燃

2、燒爆炸生成TiO2，在充高純Ar氣手套箱中取料能很好的保護(hù)TiH2不被污染。不同球磨工藝下，TiH2均無分解現(xiàn)象。
　　TiH2粉球磨破碎過程主要分為三個階段：球磨前期主要是粉末粒度的急劇下降；球磨中期粉末粒徑變化不大，主要是粉末的均勻化；球磨后期冷焊作用強(qiáng)于破碎效果，顆粒尺寸不降反增。TiH2粉球磨30min，便出現(xiàn)亞微米粉末，d50由球磨前的17.5μm急劇下降至6.5μm；球磨10h，粉體全部達(dá)到亞微米級(500nm左右)。

3、最佳球磨時間為10h，最佳球料比為20:1，其中，球料比對粉末性能的影響較為顯著。
　　通過DSC分析可知，TiH2粉末的脫氫溫度隨著球磨時間增加而降低。球磨15h后，TiH2→TiH1.5結(jié)束溫度由480℃降至435℃；球磨10h后TiH1.5→α-Ti溫度由550℃降低至535℃。
　　球磨工藝對壓制坯密度影響的研究表明，球磨前10h，壓坯密度隨著球磨時間及球料比的增加而升高，球磨15h呈現(xiàn)球料比越大，壓坯密度越小的趨勢

4、。球磨粉末壓坯的整體密度偏小，球磨10h，球料比20:1時密度最大，僅為2.42g/cm3。根據(jù)PEG差熱分析和脫脂后樣品表面顏色變化分析，得出最佳脫脂工藝為：
　　50℃5℃/min→330℃1.5℃/min→390℃×90min5℃/min→110℃
　　燒結(jié)工藝對燒結(jié)鈦合金性能影響表明，當(dāng)燒結(jié)溫度為1050℃時，燒結(jié)坯密度為4.5 g/cm3，體收縮率為46.8%，顯微組織均勻，晶粒尺寸在5μm以下；當(dāng)燒結(jié)溫度高于10

5、50℃時，會發(fā)生液相燒結(jié)，致使部分晶粒異常長大，部分晶粒尺寸達(dá)到20μm；最佳燒結(jié)工藝為：
　　50℃5℃/min→400℃1.5℃/min→450℃×20min1.5℃min→550℃×20min1.5℃/min→750℃×20min5℃/min→1050℃×3h7℃/min→350℃
　　按照最佳燒結(jié)工藝制備鈦合金，并研究球磨工藝和石墨等因素對其燒結(jié)行為及性能的影響，結(jié)果表明：
　　球磨5h后等軸晶晶粒大小從40μ

6、m驟降至10μm；球磨10h后晶粒大小保持在5μm以下，此時，燒結(jié)密度最高，達(dá)4.62g/cm3；球磨15h后樣品晶粒異常長大為粗晶。
　　添加石墨后，在α-Ti晶界處，C原子通過擴(kuò)散機(jī)制與Ti反應(yīng)生成顆粒狀TiC(晶粒尺寸為500nm)，能夠有效抑制Ti晶粒生長，使其晶粒尺寸約為3μm；隨著石墨含量的增加，TiC體積分?jǐn)?shù)和晶粒尺寸均增加。當(dāng)石墨含量為1%時，球料比從10:1-20:1變化，顯微組織中α-Ti晶粒尺寸變化不明顯，T