元素Cr对粉末冶金Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响.pdf

第 2 4卷 第 6期 2 0 1 4年 1 2月 粉 末 ． 合金 工 业 P0W DER M ETALLURGY I NDUSTRY V o 1 ． 2 4 ，No． 6 ， pl 1 1 5 De c ． 2 01 4 D O h 1 0 ． 1 3 2 2 8 ／ j ． b o y u a n ． i s s n l 0 0 6 - 6 5 4 3 ． 2 0 1 4 0 0 0 6 元素 Cr 对粉末冶金T i ． 6 AI ． 4 V合金组织与性能的影响 徐 坚 ，王文焱 ，张豪胤I 1 ，谢敬佩 ，李洛利 1 ． 河南科技大学 材料科学与工程学院， 河南 洛阳4 7 1 0 0 3 ； 2 ． 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实 验室， 河南 洛 阳 4 7 1 0 2 3 摘 要 采用冷等静压 、 真 空烧 结的方法制备不 同c r 含量 的T i 一 6 AI 一 4 V合金 ， 通过金相观 察、 力学性能测试及 S E M分析等方法研究c r 元素对T i ． 6 A1 ． 4 V合金显微组织与力学性能的影响。结果表明 添加c r 元素后， 合金 中并未出现化合物T i C r ， 其组织是由 a 13 H 组成的魏氏组织。C r 的添加降低了合金的致密度， 提高了其抗 压强度 ， 当 C r 质量分数 为4 ％时 ， 合金 的抗 压强度达到 1 8 5 5 MP a 。C r 质量分数为 1 ％、 2 ％时， 合金断裂形式 为 韧性断裂； C r 含量为3 ％、 4 ％时， 合金断裂形式为解理断裂。 关键词 T i ． 6 A1 ． 4 V； 粉末冶金； 微合金化 ； 微观 组织； 力学性能 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 6 - 6 5 4 3 - 2 0 1 4 0 6 ． 0 0 1 1 - 0 5 Ef f e c t s o f Cr a dd i t i o n on mi c r O s t r u c t ur e a n d me c ha n i c a l pr o pe r t i e s o f p o wde r m e t a l l ur g y Ti 一 6 AI - 4 V a l l o y XU J i a n ， W ANG W e n ya n ， ， ZHANG Ha o y i n ， XI E J i ng pe i ， ， LI Luo l i 1 ． S c h o o l o f Ma t e r i a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ， He ’ n a n Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , L u o y a n g 4 7 1 0 0 3 ， Ch i n a ； 2 ． He ’ n a n Ke y L a b o r a t o r y o f No n F e o u s M a t e r i a l s S c i e n c e a n d P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y , L u o y a n g 4 7 1 0 2 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T i ． 6 A1 ． 4 V a l l o y wi t h d i f f e r e n t Cr c o n t e n t wa s p r e p a r e d b y t h e me t h o d o f c o l d i s o s t a t i c p r e s s i n g a n d v a c - u u m s i n t e r i n g ． T h e e ff e c t o f Cr a d d i t i o n o n the mi c r o s t r u c t u r e an d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f T i ． 6 A1 ． 4 V a l l o y wa s i n - v e s t i g a t e d u s i n g o p t i c a l mi c r o s c o p e ， me c h a n i c a l p r o p e r t i e s t e s t i n g an d s c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p e ． T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e c o mp o u n d T i Cr 2 d o e s n o t a p p e a r i n the a l l o y a ft e r a d d i n g C r e l e me n t ， an d the a l l o y i s c o mp o s e d o f Ⅱ p p h a s e ， w h i c h b e l o n g s t o w i d ma n s t a t t e n s t r u c t u r e ． T h e a d d i t i o n o f C r e l e me n t ma k e s the r e l a t i v e d e n s i ty o f the a l l o y d e c r e a s e a n d t h e c o mp r e s s i v e s tre n g t h i n c r e a s e ． Th e c o mp r e s s i v e s tr e n g th o f th e a l l o y i s 1 8 5 5 M P a wh e n Cr c o n t e n t i s 4 wt ％ ． Th e f r a c t u r e mo d e o f a l l o y i s d u c t i l e f r a c t u r e wh e n Cr c o n t e n t i s l wt ％ a n d 2 wt ％ ； wh i l e t h e f r a c tur e mo d e t u r n s t o d i s s o c i a t i v e f r a c tur e wh e n Cr c o n t e n t i s 3 wt ％ a n d 4 wt ％． Ke y wo r d s T i ．- 6 A1 -- 4 V； p o wd e r me t a l l u r g y ； mi c r o a l l o y i n g ； mi c r o s t r u e t u r e ； me c h a n i c a l p r o p e r t y T i 合 金具有密度低 、 比强度高 、 抗腐蚀性能好 及 良好的生物相容性等优 点。在航空、 航天、 汽车、 舰艇及 生物医学等 领域都有广泛 的应用 ， 被誉为 “ 现代金属” 、 “ 战略金属” [ 1 。 ] 。传统的T i 合金制备工 艺耗能大、 周期长、 材料利用率低 ， 导致 T i 合金价格 昂贵 ， 阻碍其 发展应用 。与传统冶金工艺相 比， 粉 末冶金技术 由于具有近净成形 的优势 ， 能够显著提 高材料利用率， 大大降低加工成本， 并且能够得到 性能优异、 组织均匀、 晶粒细小 的钛合金材料 ， 因此 成为推动钛合金发展的重要技术 。 T C 4合金 T i 一 6 A1 4 V 综合性 能 良好 ， 在军工和 民用 等领 域都有广泛 的应用 。但 随着 现代科 技的 发展 ， 人们对材料性能的要求也越来越高。合金化 元素对粉末 T i 合金 的组织和性能具有重要影响 ， 本文采用冷等静压、 真空烧结方法制备不同C r 含量 的T i 一 6 A1 4 V基合金 ， 研 究了C r 含量对 T C 4 组织与 基金项 目 河南省重大科技专项 1 0 2 1 O 5 0 0 o 0 0 7 作者简介 徐坚 1 9 8 5 一 ， 男， 硕士生， 主要从事钛合金 的制备及合金元素对其组织性能 的影响研 究。 收稿 日期 2 0 1 4 0 1 ． 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6 期 徐坚等 元素 Cr 对粉末冶金 T i ． 6 A I - 4 V合金组织与性 能的影 响 1 5 裂， 其断 口呈尖锐的刀尖型。且图 5 a 、 b 中都有 较为明显的韧窝出现 ， 说 明C r 含量为 l ％、 2 ％时， 合 金为韧性断裂 。随着 c r 含量 的增加 ， 韧 窝逐渐 消 失， 合金呈解理断裂， 表明随着 C r 含量的增加 ， 合金 的韧性有所下降。 3 结论 1 不 同C r 含量 的T C 4 合金 中只存在0 【 、 6 相 ， 并未出现 化合物 T i C r 2 ， 合金的微观组织均为魏氏组 织。且随着 C r 含量 的增加 ， 魏氏组织的特征更为明 显， 合金的孔隙数量逐渐增多， 孔隙逐渐变大。 2 随着 C r 元素 的增加， T C 4 合金的致密度逐 渐降低 ， 抗压强度逐渐增加 。C r 元素 的添加对 T C 4 合金的致密度影响较 小， 但能够 明显提高合金的抗 压强度。 3 C r 质量分数为 1 ％、 2 ％时， 合金断裂形式为 韧性断裂 ； C r 质量分数为3 ％、 4 ％时， 合金断裂形式 为解理断裂。 参考文献 [1] 侯红亮， 李 志强， 王亚 军， 等． 钛 合金热氢 处理技术及 其应用 前景[ J ] ． 中 国有色金属学报， 2 0 0 3 ， l 3 3 5 3 3 ． 5 4 9 ． [2] 曹春晓． 一代材料技术， 一代 大型飞机[ J ] ． 航空学报， 2 0 0 8 ， 2 9 3 7 0 1 7 0 6 ． [3] 汤慧萍， 刘 咏， 韦伟峰， 等． 添加稀土 元素对粉末 冶金 T i 合 金 显微组织和力学性能的影D NJ ] ． 中国有色金属学报， 2 0 0 4 ， 1 4 2 2 4 4 2 4 9 ． [4] H a n s o n A D，R u n k l e J C ，Wi d me r R，e t a 1 ．T i t a n i u m n e a r s h a p e s f r o m e l e me n t a l p o wd e r b l e n d s [ J ] ． I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f P o w d e r Me t a l l u r g y , 1 9 9 0 ， 2 6 2 1 5 7 1 6 4 ． [5] 汤 慧萍， 黄伯云， 刘 咏， 等． 粉末 冶金钛 合金致密 化研 究进 展 [ J ] ． 稀有金材料与工程， 2 0 0 3 ， 3 2 9 6 7 7 ． 6 8 0 ． [6] L i u Y o n g ， Ch e n L i f a n g ， We i We i f e n g ，e t a 1 ． I mp r o v e me n t o f d uc t i l i t y o f p o wd e r me t a l l u r g y t i t a n i um a l l o y s b y a d d i t i o n o f r a r e e a r t h e l e me n t [ J ] ． J o u r n a l o f Ma t e ri a l s S c i e n c e a n d T e c h n o l - o g y , 2 0 0 6 ， 2 2 4 4 6 5 4 6 9 ． [7] Z h a n gXD， E v a n s D J ， B a e s l a c kW A， e t a 1 ． E ff e c t o f l o n gt e r m a g i n g o n t h e mi c r o s r t u c t u r a l s t a b i l i ty an d me c h a n i c a l p r o p e i e s o f T i - -6 A1 - -2 Cr - 2 M o - 2 S n - -2 Zr a l l o y ． M a t e ria l s Sc i e n c e a nd En g i n e e r i n g A， 2 0 0 3 ， 3 4 4 3 0 0 3 1 1 ． [8】 黄培云． 粉末冶金原理[ M】 ． 北京 冶金工业出版社， 2 0 0 4 ． [9] D u c k wo r t h w Di s c u s s i o n o f r y s h k e wi t c h p a p e r [ J ] ． J o um a l o f Ame r i c an Ce r a mi c s S o c i e ty, 1 9 5 3 ， 3 6 6 8 ． 75 ． 科 技 前 渣 我国稀土新材料制备技术获得重大突破 据科技部 l 0 月 1 5日消息 ， “ 十二五” 期间， 8 6 3 计划在新材料技术领域设立的“ 超高纯稀土金属及合金节 能环保制备技术” 课题 ， 由北京有色金属研 究总院牵头承担 。经过几年攻关 ， 课题取得 了一系列重大进展 ， 并于2 0 1 4 年6 月下旬顺利通过了科技部组织的专家验收。 课题组通过稀土金属制备、 提纯技术及装备的集成创新， 突破超高纯稀土金属制备关键技术 ， 自主设计 研制 了超高真空蒸馏炉、 冷坩埚 区域熔炼炉等 1 4台／ 套专用提纯设备， 开发 出成套的超高纯稀土金属工程化 技术， 制备 出1 3 种超高纯稀土金属 。 此外， 课题组还就低温熔盐 电解制备变价钐镁锂合金和变价钐铝锂合金工程化技术开展研发并取得重 大进展， 可替代 目前高能耗、 高污染的镁稀土合金及变价稀土金属的生产技术， 目前 已在 百吨级生产线上实 现规模应用。 “ 超高纯稀土金属及合金节能环保制备技术” 课题 的实施 ， 使我国在超高纯稀土制备技术和产品方面， 通过自主创新突破了国外长期以来的技术封锁， 提升了我国稀土产品的档次和附加值， 有力增强了生产企 业的核心竞争力 ， 促进我国稀土 电解产业 向绿色环保方向不断发展壮大。信息摘自 中国证券网 h t t p ／ ／ s t o c k ． c n s t o c k ． c o m／ s t o c k ／ s mk _g s z b s ／ 2 01 41 0 ／ 3 2 0 73 1 7．h t m 编辑部 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m