使用超细TiH 2 粉末制备超细晶钛的技术研究

发布时间：2021-12-29 19:58

　　超细晶粒是钛合金的一个重要发展方向,但是高昂的制造成本,限制了超细晶钛材料的应用。雷豹等证实了 TiH₂粉烧结后,样品的晶粒度会随着原料粉末粒度的减小而减小,并利用搅拌球磨得到的超细TTiH₂粉制备出超细晶粒纯钛。本文以气流磨超细TiH₂粉为原料,采用压制-烧结和热等静压工艺制备出细晶粒纯钛制品,在原料制备、性能检测、烧结工艺等方面进行了系统的研究。首先,利用搅拌球磨、行星球磨和气流磨制备超细TiH₂,发现三种方法制备的粉末粒度均可达到超细粉标准。搅拌球磨和行星球磨制备的粉末的粒度分布范围较窄,但粉末受到了严重污染,而气流磨制取的TiH₂粉纯度较高,可作为制备细晶粒纯钛的原料。利用差示扫描量热仪研究了不同粒度的TiH₂粉的分解特性及超细TiH₂粉在不同升温速度下的分解特性。发现TiH₂开始吸热的温度（分解温度）和吸热峰对应的温度随着其颗粒尺寸的减小而降低。例如,粒度为17、5、1.56μm的TiH₂

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２高压扭转示意图［７］??由于变形试样的尺寸不发生改变，试样的外侧可引入较大的剪切应变，使金??

等［８’９］首次提出并逐步发展起来的一种变形方法。由于采用ＡＲＢ工艺制备的板材??具有层压复合钢板的特性，而且这种方法在传统乳机上也可以操作，因此可用于??加工各种金属材料。其原理（见图１．３）是先将两块原始板材放好，采用传统轧??制方法使板材轧焊在一起，在必要的时候对板材表面进行清洗处理以提高其结合??强度，然后将轧制的板材从中间剪断分成两部分，再将这两部分进行表面处理、??堆叠轧制，然后再进行轧焊，如此循环反复，不断的堆叠和乳焊造就了材料的超??细晶粒组织。??Ｓｕｒｆａｃｅ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?＿??—?［Ｃｕｔｔｉｎｇ］丨丨??＾?Ｗｉｒｅ?ｂｒｕｓｈｍｇ?ＩＩ?ｆ??Ｒｏｌｌ?ｂｏｎｄｉｎｇ??？?Ｏ?Ｉ??丨…入?７?］??Ｈｅａｔｉｎｇ?＇ｖ??ｕ??图１．３叠轧焊原理图：８］??板材轧制时的温度应该低于再结晶温度，因为温度过高会导致材料出现再结??晶，叠轧过程中所产生的累积应变被抵消，但是过低的温度又会导致材料的延展??性和结合强度下降。材料的裂纹现象是ＡＲＢ工艺存在的一个较大的问题［１Ｇ］。由??于材料在轧焊过程中产生极大的累积塑性应变，导致板材经多次循环乳焊后边缘??产生裂纹，例如采用ＡＲＢ工艺加工Ａｌ－Ｍｇ合金时，边缘裂纹会迅速扩展到板材??中央

ＳｉＣ加入量为ｌｗｔ．％时，坯样的平均晶粒尺寸达到知ｍ。：８１１〇５１￡等［４５］将球磨后的??超细ＴｉＨ２在真空中７５０°Ｃ烧结２ｈ后得到密度为４．４８ｇ／ｃｍ３的坯样，坯样晶粒细小??（见图１．４）。??图１．４放大１０００倍的球磨超细丁识２在真空中７５０°Ｃ烧结２ｈ后的金相组织［４６］??１．３?ＴｉＨ２的特性与应用??１．３．１钦氢化合物??如图１．５所示是Ｔｉ－Ｈ相图。从图中可以看出，钛和氢不会形成具有稳定化学??计量关系的化合物，随着氢在钛中的含量变化，会产生一些固溶体和相变。钛的??氢化物主要是ＴｉＨ和ＴｉＨ２。ＴｉＨ是具有金属光泽的灰色粉末。属于立方晶系，晶??格常数ａ＝０．３１１ｎｍ，?ｃ＝０．５０２ｎｍ［４６］。较粗的ＴｉＨ２粉末呈灰色的金属光泽，随着粉??末粒度下降，其颜色逐渐变为灰黑色。ＴｉＨ２存在两种晶格结构，当温度低于３７°Ｃ??时属于面心四方晶系，晶格常数为ａ＝０．４５２８ｎｍ，ｃ＝０．４２７９ｎｍ；温度高于３７°Ｃ时??９??

【参考文献】：
期刊论文
[1]TiH2粉末的高能行星球磨及超细晶钛烧结[J]. 曹杰义,肖平安,雷豹,张小虎,范安平,轩翠华.  中国有色金属学报. 2013(10)
[2]工业纯钛的高温热氧化行为[J]. 李旭,彭小燕,段雨露,张履国,赵以容,王学文,徐国富.  中国有色金属学报. 2013(08)
[3]浅谈铝合金熔体的处理[J]. 矫鑫.  甘肃科技. 2012(17)
[4]TiH2粉末制备钛合金的烧结脱氢规律及工艺[J]. 张家敏,易健宏,雷霆,房志刚,甘国友,严继康,杜景红,方树铭,王洪涛.  科技导报. 2012(01)
[5]氢化钛的动态分解行为与规律[J]. 王耀奇,张宁,任学平,侯红亮,王宝伟.  粉末冶金材料科学与工程. 2011(06)
[6]MgCO3对AZ63镁合金晶粒细化工艺的研究[J]. 刘明伟,陈体军,黄连凯.  中国铸造装备与技术. 2011(05)
[7]熔体温度处理及变质对Al-20%Si合金凝固组织的影响[J]. 王连登,朱定一,陈永禄,魏喆良,李秋菊,黄利光,宋伟,吴海彬.  中国有色金属学报. 2011(09)
[8]浅述钛基合金制备、成形和加工过程中的晶粒细化方法[J]. 王涛,郭鸿镇,石志峰,姚泽坤.  航空制造技术. 2011(06)
[9]第一性原理研究TiH2的结构和热力学性质[J]. 刘显坤,张旸,郑洲,兰晓华.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2011(02)
[10]剧塑性变形制备超细晶/纳米晶结构金属材料的研究现状和应用展望[J]. 康志新,彭勇辉,赖晓明,李元元,赵海东,张卫文.  中国有色金属学报. 2010(04)

硕士论文
[1]TiH2/SiC复合粉末的搅拌球磨及其烧结行为研究[D]. 张小虎.湖南大学 2012
[2]纯锡的晶粒细化及机理研究[D]. 汪婷.兰州理工大学 2012
[3]TiH2粉末的行星球磨及其对烧结钛合金显微组织演变的影响研究[D]. 雷豹.湖南大学 2012
[4]TiH2粉体脱氢特性和压制与烧结行为研究[D]. 戴坤良.湖南大学 2009
[5]TiH2粉末注射成形技术研究[D]. 刘素红.湖南大学 2009
[6]TiB2-AlN复相陶瓷的制备与性能研究[D]. 王斌.武汉理工大学 2007
[7]BT20合金氢处理工艺及热变形行为研究[D]. 王伟功.哈尔滨工业大学 2006



本文编号：3556779