纯钛催化脱脂工艺及氧对注射成形纯钛力学行为及变形微观机制的影响研究

摘要

通过粉末注射成形能以较低的成本制备形状复杂、尺寸精度高、致密度高的钛及钛合金零部件，极大地拓展了钛及其合金的应用。氧是最难控制并且对性能影响最大的杂质元素，因此其影响机理的研究将对粉末注射成形钛及钛合金性能的认识有重要的理论意义。
　　本文采用粉末注射成形工艺，以Catamold-Ti喂料为原料，制备了低碳、氮含量的纯钛，研究了纯钛催化脱脂工艺及氧对注射成形纯钛力学行为及变形微观机制的影响。结果表明:
　　随着HNO3流量增加，催化脱脂速率增大。综合考量，流量为1.0-1.5 cc/min时较合理;110-125℃下温度对催化脱脂速率影响不大;随着催化脱脂时间增加，注射成形坯失重率增加，脱脂后期失重趋于平稳。
　　注射成形所制备的纯钛，氧含量低于0.25wt.％，碳含量低于0.1wt.％，氮含量低于0.002wt.％，密度为4.30g/cm3，延伸率为10.4％，抗拉强度为602MPa。
　　由于钛合金中氧偏聚，随着氧含量增加，导致晶界处位错塞积密度增加，局部产生应力集中，并且位错组态发生变化，型滑移减少，型滑移逐渐增多，使得钛合金的延伸率下降。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 引言

1．2 钛及钛合金的概述

1．2．1 纯钛的基本性质

1．2．2 纯钛及钛合金的特点

1．2．3 纯钛及钛合金的应用现状

1．3 杂质对钛力学性能的影响

1．3．1 纯钛的力学性能

1．3．2 杂质对钛力学性能的影响

1．3．3 杂质对钛变形微观机制的影响

1．4 金属粉末注射成形制备纯钛及钛合金

1．4．1 粉末注射成形的基本工艺流程及发展现状

1．4．2 粉末注射成形制备纯钛及钛合金的研究现状

1．5 本文研究的目的和内容

2 实验原料和方法

2．1 实验原料

2．2 实验设备

2．3 工艺流程

2．4 分析检测方法

2．4．1 密度测量

2．4．2 失重率计算

2．4．3 杂质含量检测

2．4．4 金相显微分析

2．4．5 力学性能

2．4．6 断口形貌分析

2．4．7 X射线衍射(XRD)分析

2．4．8 透射电镜分析(TEM)

3 注射成形纯钛的催化脱脂工艺研究

3．1 引言

3．2 催化脱脂原理

3．3 脱脂工艺参数对催化脱脂速率的影响

3．3．1 硝酸流量对催化脱脂速率的影响

3．3．2 脱脂时间对催化脱脂速率的影响

3．3．3 脱脂温度对催化脱脂速率的影响

3．4 催化脱脂界面推进速率

3．5 本章小结

4 氧含量对注射成形纯钛力学行为的影响

4．1 引言

4．2 不同氧化处理纯钛的成分分析

4．2．1 氧化处理对杂质含量的影响

4．2．2 氧化处理对氧的分布的影响

4．3 氧含量对纯钛显微组织的影响

4．4 氧含量对纯钛力学行为的影响

4．4．1 拉伸性能分析

4．4．2 断口形貌分析

4．5 小结

5 氧含量对注射成形纯钛变形微观机理的影响研究

5．1 引言

5．2 氧含量对晶格常数及位错滑移激活能的影响

5．2．1 氧含量对晶格常数的影响

5．2．2 氧含量对位错滑移激活能的影响

5．3 氧含量对位错滑移机制的影响

5．3．1 氧含量对位错滑移阻力的影响

5．3．2 氧含量对位错塞积的影响

5．3．3 氧含量对位错类型的影响

5．4 应变量对位错类型的影响

5．5 小结

6 结论

参考文献

附录

攻读硕士期间发表学术论文情况

致谢