机械合金化制作纳米晶ti

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1、机械合金化制作纳米晶Ti第一章概述1.1钛及Ti-6AI4V合金的性质和应用钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的金属材料，因其具有各种优良性能，如密度低、比强度高、耐腐蚀强、高温下抗禱变性能好、煌接性能好、生物相容性优异且外表美观等优点，是继钢铁、招之后又一种重要的结构材料，随着钛及其合金应用的广泛性及人们重视程度的提高，钛获得了第三种金属、太空金属等美称⑴。世界上许多国家如美国、日本、俄罗斯以及中国等都认识到钛合金材料的重要性，并相继对其进行了研究开发，得到了实际应用。例如，美国铁工业起步较早，其规模和技术

2、目前都处在世界领先地位，一开始就注重钛合金材料的基础研究，并以此指导钛合金材料的应用和开发，取得了举世瞩目的成就。20世纪50?60年代，主要是发展航空发动机用的高温铁合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以后，耐蚀钛合金和高强铁合金得到进一步发展[2~5]。我国具有钛资源的优势，在全球，我国的钛资源占各国之首位。据统计，我国已探明的钛资源储量是世界已探明储量的60%左右。所以，发展钛材制品在我国有着得天独厚的有利条件。近年，随着我国国民经济的持续快速发展，人民生活水平不断提高，钛和钛合

3、金材料逐渐进入了民用领域。由钛及钛合金制成的铁产品，在医疗、体育及眼镜、手表、洗衣机等日用消费品领域得到应用，受到市场的青睐，未来的市场十分巨大。..1.2铁及Ti-6AMV合金粉末的制备可以制取钛粉和铁合金粉末的方法很多，各制备方法比较如表，且由不同方法制取的钛粉的规格如表1.2所示，需要说明的目前国内外均无鈦粉质量的国家标准，仅有厂标，表1.2中HDH钛粉为北京有色金属研究总院发布的TiMP-3的规格。氢化脱氢法就是在一定温度和一定的压力下，将氧气与海绵钛、钛铸锭的车屑、残料或边角料反应生成很脆的TiH2，经

4、过破碎后，将TiH2置于600°C-750f(C温度下，在真空中加热脱氢，这样制成的粉末称之为氧化脱氢（HDH)粉末。该方法所制备的钛粉纯度可达99.7%，生产成本低，粉末形状为棒形、角形或不规则形状，氢、氧含量较高。制取钛粉的传统还原法有Ti02韩热还原法和TiCU金属热还原法。Ti02韩热还原法采用金属韩为还原剂，在高温下还原Ti02制取钛粉；TiCU金属热还原法包括Na还原法和Mg还原法（克劳尔法）。到目前为止，钠法己停止生产，镁法是工业上生产海绵钛的主要工艺。随着还原法生产钛粉工艺研究的不断深人，

5、目前有新兴的钠还原法，该方法是在连续的焰融Na液流中直接还原TiCl4蒸气，然后除去钠和盐即可得到钛粉。.第二章机械合金化制备纳米晶Ti-6A1-4V粉末.2.1机械合金化的基本原理釆用机械合金化球磨40h就可获得纳米晶Ti-6A1-4V合金粉末，60h时平均晶粒尺寸达到60mn，其反应机理以扩散为主，且该固态反应是缺陷能和碰撞能共同作用的结果。机械球磨实现了对组织的精细化预处理，这对粉末的烧结是有利的，此部分内容也是本课题的创新之所在。(2)由XRD和TEM分析，结合晶粒尺寸和晶格畸变计算获得：Ti-Al-V混

6、合粉末的组织结构随球磨时间延长发生了明显的改变，其在球磨过程中形成置换固溶体J3-Ti/V;球磨40h后都能获得纳米晶，球磨50h后，V(110)峰值慢慢变得尖锐，说明V并没有发生完全的固溶，部分V以单质形式存在于系统中；球磨60小时的粉末为纳米晶和多晶的混合物；球磨70h以后，晶粒尺寸，磨球釆用大小球搭配，其中球径20mm与8min、280r/min、330r/min,每运行l0min换向一次）、不同球磨时间（l0h、20h、30h、40h、50h、60h、70h、80h)的粉末，实验安排如表2.2所示。..第

7、三章纳米晶Ti-6A1-4V合金喂料流变学特性研究3.1MIM流变学的基本理论.......（56)3.2实验过程和分析方法.....（58)3.3结果分析与讨论.....(60)3.4Ti-6Al-4V合金喂料流变主曲线的生成.....(75)3.5本章小结.....（79)第四章基于DOE的注射工艺参数优化4.1注射成型工艺.....(82)4.2试验设计方法.....（83)4.3部分析因试验设计在注射工艺参数优化的应用.....（85)4.4Taguchi试验设计在注射工艺参数优化的应用.....（93)

8、4.5本章小结.....(96)第五章纳米晶Ti-6A1-4V合金注射坯脱脂工艺研究5.1金属粉末注射成形脱脂方法介绍.....（99)5.2溶剂脱脂.....（101)5.3热脱脂.....(110)5.4脱脂坯断面扫描分析.....（115)5.5本章小结.....（117)第六章纳米晶Ti-6AI-4V合金注射述烧结工艺研究烧结是粉末注射成形工艺中对最终产品的性能起