非球形Ti-6Al-4V粉末粒度对激光快速成形的影响

为了找到适合激光快速成形技术的非球形Ti-6Al-4V粉末粒度范围,采用高速摄影的方法研究了不同粒度粉末的输送情况,并通过不同粒度粉末的激光快速成形实验,研究了粉末粒度对粉末利用率、成形件表面精度和成形件内部气孔缺陷的影响。结果表明,在64～122μm粒度范围内,随粉末平均粒度的变细,粉末利用率先增大后降低,成形件表面精度先提高后降低,成形件内部气孔先减小后增多,适合激光快速成形的粉末粒度应在86～98μm之间。

元素Cr对粉末冶金Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

采用冷等静压、真空烧结的方法制备不同Cr含量的Ti-6Al-4V合金,通过金相观察、力学性能测试及SEM分析等方法研究Cr元素对Ti-6Al-4V合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:添加Cr元素后,合金中并未出现化合物Ti Cr2,其组织是由(α+β)相组成的魏氏组织。Cr的添加降低了合金的致密度,提高了其抗压强度,当Cr质量分数为4%时,合金的抗压强度达到1 855 MPa。Cr质量分数为1%、2%时,合金断裂形式为韧性断裂;Cr含量为3%、4%时,合金断裂形式为解理断裂。

2种3D打印用雾化Ti-6Al-4V合金粉末的对比研究

分别利用水冷铜坩埚真空感应熔炼气雾化(VIGA-CC)和等离子旋转电极(PREP)2种技术制备出球形Ti-6Al-4V合金粉末,利用扫描电子显微镜(SEM)、同步辐射CT扫描-三维重建和脉冲炉-质谱仪联机仪器等分析手段对不同粒径的Ti-6Al-4V合金粉末的孔洞缺陷、氩气含量、硬度进行表征。结果表明,VIGA-CC粉末粒度分布宽,细粉收得率较高,粉末粒度分布在40~180μm之间;PREP粉末粒度分布较窄,主要集中在110~180μm之间。Ti-6Al-4V合金粉末内部的孔隙率、气体含量和孔尺寸随着粉末粒度的增大而增大,且相同粒径范围内VIGA-CC粉末的气孔率多于PREP粉末;随着粉末粒径的减小,粉末截面组织逐渐细化,硬度值逐渐升高,整体上VIGA-CC粉末的硬度值高于PREP粉末。

机械用粉末锻造Ti-6Al-4V-1Nb合金的性能研究

采用不同的粉末锻造温度制备了机械用Ti-6Al-4V-1Nb合金,并进行了力学性能和磨损性能的测试与分析。结果表明:随粉末锻造温度从1250℃增加到1370℃,试样的屈服强度先增大后减小,断后伸长率和磨损体积先减小后增大,试样的耐磨损性能先提高后下降。机械用Ti-6Al-4V-1Nb合金的粉末锻造温度优选为1310℃。

熔炼功率对EIGA制备Ti-6Al-4V合金粉末特性的影响

基于电极感应熔炼惰性气体雾化(EIGA)技术制备Ti-6Al-4V钛合金粉末,采用激光粒度仪、扫描电镜(SEM)等测试分析手段研究熔炼功率对粉末粒径分布及形貌的影响规律。结果表明:在实验参数范围内,EIGA技术制备的Ti-6Al-4V钛合金粉末,具有粒径细小、流动性好、松装密度大、球形度高等特点,适用于3D打印技术;随着熔炼功率的增大,粉末的中值粒径存在细化的趋势,但当功率增大到33 kW时,粉末中值粒径相对增大;球形度下降,并且粉末中卫星球比例也明显增大。从粉末松装密度、流动性、球形度、粒度、形貌等综合因素考虑,适合Ti-6Al-4V钛合金粉末制备的熔炼功率为30 kW。

粉末冶金Ti-6Al-4V的组织及形成机理

利用热等静压(HIP)技术及旋转电极粉,采用预合金粉工艺制备了全致密的粉末冶金Ti-6Al-4V合金,用光学显微镜对其金相组织进行了观察,分析其形成机理,并对粉末冶金Ti-6Al-4V合金的室温拉伸性能、弹性模量、冲击性能及断裂韧性进行了研究。结果表明:粉末冶金Ti-6Al-4V金相组织主要由条片α相+相间β相组成,有细小的等轴α相分布在晶粒界面处,包裹着条片α相,这种独特的组织状态是由制备工艺决定的,具有良好的综合性能。

Si元素对Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

采用粉末冶金工艺(混合元素法+冷等静压成形法+真空烧结法)制备了Ti-6Al-4V-x Si合金,并通过光学显微镜(OM)、XRD、SEM和TEM对其组织进行观察分析,结果表明:合金组织中主要为α+β相,伴随有硅化物Ti5Si3析出。第二相Ti5Si3在晶界处的析出可以阻止晶粒长大;作为形核中心,晶粒中的Ti5Si3可以提高晶核形成率,从而起到细化晶粒的作用,提高合金的力学性能。运用精密万能试验机进行力学性能测试,发现当Si元素含量少于0. 5%时,随着合金中Si元素含量的增加,合金组织细化,位错密度增加,使合金的抗拉强度和伸长率明显提高;当Si含量为0. 5%时,合金的抗拉强度达到峰值601 MPa,比未添加Si元素时抗拉强度提高了38. 5%,伸长率提高了25. 3%。

采用氢化钛粉制备Ti-6Al-4V合金

研究了以氢化钛粉和Al-V合金粉为原料,采用粉末冶金方法,在真空炉中脱氢烧结一次完成的生产工艺,制备了Ti-6Al-4V合金。其合金性能为:烧结密度4.4g/cm3,抗拉强度854.89MPa,延伸率3.8%,达到国外相同水平。该方法简化了钛粉制备工艺,有利于降低最终产品杂质含量和节能。

粉末冶金Ti-6Al-4V固溶时效热处理工艺研究

对采用热等静压工艺制备的粉末Ti-6Al-4V合金的固溶时效热处理工艺进行了研究,探讨了不同的固溶温度、时效温度及时效时间对该合金材料力学性能的影响。结果表明,当固溶时效工艺为935℃+36min+水淬、470℃+6h+空冷时,该合金材料的综合力学性能较佳,这说明固溶时效热处理参数的合理选择对于进一步地提高Ti-6Al-4V粉末冶金件的力学性能起着重要作用。

电子束3D打印循环使用Ti-6Al-4V合金粉体特性研究

研究了电子束3D打印时循环使用Ti-6Al-4V合金粉体对其特性的影响。研究结果表明,随着循环次数的增加,旧粉中的细粉量减少,颗粒间粘结增加,颗粒粒径分布向粗颗粒聚集,粉床上颗粒摩擦阻力下降,压缩性提高,块状残留物增加;循环使用粉体对构件轮廓精度几乎没有影响,但使构件相对致密性下降。添加新粉能改善旧粉性能变差带来的不利影响,改善程度与添加新粉数量有关。

热处理工艺对Ti-6Al-4V ELI合金厚截面锻件力学性能的影响

针对截面厚度达200mm的损伤容限型Ti-6Al-4VELI合金锻件,开展了β热处理工艺和准β热处理工艺试验,对比分析了热处理工艺对锻件强度、塑性、断裂韧度、疲劳裂纹扩展速率的影响。研究结果表明,随着第一重退火温度从Tβ+15℃升高到Tβ+30℃、Tβ+60℃,锻件塑性下降明显。经准β工艺热处理后,锻件的β晶粒尺寸较小,塑性明显优于β热处理工艺。强度、断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率对β热处理温度不敏感。为达到良好的强度-塑性-韧性的综合性能匹配,Ti-6Al-4VELI合金厚截面锻件宜采用较低热处理温度(如Tβ+15℃)的β热处理工艺或准β热处理工艺。

制备方法对3D打印用Ti-6Al-4V合金粉体特性的影响

以等离子旋转电极雾化法(PREP)、无坩埚电极感应熔化气体雾化法(EIGA)、等离子体火炬雾化法(PA)三种方法制备的Ti-6Al-4V粉末为原料,采用扫描电镜(SEM)、激光粒度分析仪(LPS)、X射线衍射分析仪(XRD)等方法,对粉末的形貌、微观组织结构、粒度及分布及物相组成进行了表征分析,同时对制备方法对3D打印用Ti-6Al-4V合金粉末粉体特性的影响进行了研究.研究结果表明:PREP制备的粉末表面最为光洁,呈规则球形;EIGA制备的粉末多呈近球形,表面粘附卫星球较多;PA制备的粉末形貌为近规则球形,表面粘附少量小颗粒卫星球.三种Ti-6Al-4V粉末的粒度均呈单峰正态分布,其中EIGA粉末粒度分布较宽,而PREP和PA两种粉末呈窄粒径分布.三种粉末内部组织结构一致,主要由针状马氏体α′相构成.

基于气体捕捉法的泡沫Ti-6Al-4V等温发泡规律研究

为了确定气体捕捉法制备泡沫Ti-6Al-4V等温发泡过程中孔隙率和微观孔洞的变化规律,在不同发泡温度及发泡时间下制备了泡沫Ti-6Al-4V.运用阿基米德原理对泡沫Ti-6Al-4V的孔隙率进行测量,通过OM和SEM对其微观特征进行观察.研究表明:泡沫Ti-6Al-4V的孔隙率及孔径均随等温发泡温度升高而增加;但当发泡温度大于950℃时,孔隙率和孔径均减小,且孔洞形态由球形变成多边形,这是由于基体内生成大尺寸β相造成的.增加发泡时间能以促进孔洞长大的方式提高泡沫Ti-6Al-4V的孔隙率,球形孔洞数量随着发泡时间的增加逐渐增多.经950℃/10 h发泡得到了孔隙率34.2%、孔径平均值156μm、孔洞为球形且分布弥散的泡沫Ti-6Al-4V.

纳米晶Ti-6Al-4V合金的制备

合成纳米晶Ti-6A1-4V需要CaH2，Mg粉，无水AlCl3，无水VCl3和TiCl4。可合成纳米晶(Ti-6A1-4V)H1.942，同时还有MgCl2和CaCl2产生。加入适量的硝酸溶液、硫酸溶液和1％的亚硫酸钠可以有效地滤掉溶液中的氯化物。最后把(Ti-6Al-4V)H1．942在375℃时脱氢可得到纳米晶Ti-6Al-4V合金粉末。

三种不同粒径分布的Ti-6Al-4VELI球形粉末热等静压件的显微组织及力学性能（英文）

对经等离子旋转电极法制备的3种不同粒径分布的Ti-6Al-4VELI(低间隙)合金球形粉末,经热等静压(HIP)工艺制成的制件显微组织和力学性能进行了研究。Ti-6Al-4VELI合金球形粉末热等静压制件工艺为940℃/120 MPa同时升温升压。利用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)研究HIP制件中的α+β混合相。结果表明,HIP制件的显微组织与粉末粒径分布有关。与Ti-6Al-4VELI合金中粉(100~150μm)及粗粉(150~250μm)HIP制件相比,由Ti-6Al-4VELI合金细粉(45~100μm)制成的HIP制件呈现出更为优异的显微组织及力学性能,表现为更为细化的显微组织和更高的抗拉强度及延伸率,这与粉末HIP制件的断口分析结果相一致。

电极感应熔炼气雾化制备Ti-6Al-4V合金粉末的性能及其表征

采用自行研制的无坩埚电极感应熔炼气体雾化设备制备Ti-6Al-4V合金粉末。使用环孔型和环缝型两种气雾化喷嘴,改变雾化压力和熔炼功率,设计4组工艺参数,研究雾化工艺对粉末性能的影响规律。根据激光选区熔化(SLM)对粉末的要求,将筛分得到的粒径小于53μm的粉末进行表征,采用MASTERSIZE 2000激光粒度分析仪分析不同雾化工艺制备粉末的粒度分布,采用欧奇奥500NanoXY+HR型粒度粒形分析仪对粉末的粒形进行量化表征分析。结果表明,采用环缝型喷嘴、5 MPa的雾化压力和25 kW的熔炼功率的工艺参数组合制备的粉末效果最佳,得到的粉末粒径较小且分布集中,粉末粒度呈近似正态分布,D10、D50和D90分别为19.4、31.9和51.5μm;粉末的球形度较高,粉末圆度的平均值为90.6%,欧奇奥钝度的平均值为92.7%,超过80%粉末的赘生物指数为0,卫星粉较少。通过XRD、SEM、EDS能谱和氧氮仪等手段对粉末进一步分析,发现粉末内部组织为不同取向的针状α’马氏体,空心粉含量较少,粉末成分无损耗且氧含量较低。对该粉末进行SLM成形,成形件致密度达到99.02%,表面粗糙度为4.98μm,显微硬度HV0.5为3525 MPa。

Dynamet科技公司钛合金粉末冶金的应用获得奖励

位于马萨诸塞州伯灵顿的Dynamet科技公司赢得国际钛合金协会（ITA）2013钛合金应用进步奖。10月份在拉斯维加斯举办的2013钛合金会议上，公司创始人兼CEO Stanley Abkowitz接受了这份奖励。Dynamet公司引领了钛合金粉末冶金技术（PMTi）的发展和应用已有80多年。钛合金粉末冶金产品成为传统Ti-6Al-4V轧制或锻造产品寻找多年的用于航空零件替代品，标志着钛合金粉末冶金工艺取得一个新突破。

强度和刚度都要高出25％的纳米相粉末冶金钛

美国宾夕法尼亚州匹兹堡市的坩埚研究公司宣布了一种强度和刚度都要高于传统合金的纳米相粉末冶金钛合金。有控制地将硼加入到粉末冶金Ti-6Al-4V预合金中能产生稳定的TiB弥散体，它与传统的浇铸一锻造产品相比，塑性相当，而强度和刚度都要增加25％～30％，同时其力学性能接近各向同性。