粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金的放电等离子烧结工艺数值模拟与实验研究

摘要

选用Ti-22Al-25Nb预合金粉末为实验初始原料,采用放电等离子烧结工艺(SPS)制备组织致密的粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金.采用MSC.Marc有限元软件对SPS过程中粉末的致密化过程进行了数值模拟,分析了烧结温度、保温时间和烧结压力对粉末致密化过程的影响,揭示了粉末相对密度随烧结温度、保温时间和烧结压力的变化规律.根据模拟结果,在950～1200℃温度区间、50 MPa烧结压力和10～20 min保温时间的条件下,完成系列SPS烧结实验,制备获得Ti-22Al-25Nb合金.系统分析了50 MPa/10 min烧结条件下温度对Ti-22Al-25Nb合金的相对密度、显微组织和力学性能的影响,揭示了烧结合金的断裂机制.实验结果表明烧结合金在950℃/50 MPa/10 min条件下具有最优的综合力学性能,延伸率和屈服强度分别达到8.14％和691.04 MPa.