粉末冶金是一種制造方法,其中制造金屬粉末并通過壓實和燒結進一步利用以形成有用的產品。雖然冶金行業的粉末冶金分支是有限的,但有一天從廢鋼中使用鈦金屬粉末可能使鈦合金行業重要。粉末冶金今天主要用于制造具有良好尺寸穩定性的簡單形狀,以形成具有極高熔點的材料的形狀,并且通過其它方式制造不可行的零件。
鈦廢料和海綿均用作鈦粉的原料。生產碳化鈦作為切削工具和其他鈦金屬間化合物如耐火材料有利于粉末冶金工藝。
粉末制備。對于應用粉末冶金技術的大多數其他金屬,主要考慮的是壓實程序,而不是粉末的制備。其他金屬的主要粉末制劑是通過相對簡單的氫化方法實現的,其中金屬被氫脆化,因此更容易粉碎。
這種氫化方法在制備鈦粉末中的應用在制造延性壓塊中并不成功,因為完全除去氫氣在經濟上是不切實際的。因此,對于鈦,粉末制劑成為主要關注的問題,因為如圖所示,壓實和燒結遵循常規方法。通過研磨海綿或廢料制備鈦粉末。
在使用鈦板的磨耗機中將海綿粉碎以最小化由常規鑄鐵板產生的污染。為了防止鈦海綿對鈦板的磨損,已經發現建議在40°F(4℃)下使用水作為保護介質。粉末的最終粒徑應在30至100目的范圍內。
當使用廢料而不是海綿作為粉末來源時,在金屬粉末的制備中引入另外的問題。廢料通常會含有某些形式的表面污染物,如油脂,潤滑油或可能附著在表面上的氧化膜。
壓實和燒結。鈦粉末的壓實在極高壓力下在模具中進行。該裝置通常由具有上下可動沖頭的模具組成。它們被成形為期望的輪廓,并且通常由硬化的工具鋼制成,并且被研磨成鏡面。從所需要的片材的尺寸,形狀和密度預先確定的粉末的體積被放置在模具本體中。
對沖頭施加壓力,并將粉末壓實成所需形狀。所用壓力約為每平方英寸20噸。然后將該壓塊在真空爐中在1900-2000°F(1040?1100℃)的溫度下燒結1?2小時。
通過上述技術生產的粉末冶金壓塊的性能不能與在鍛造金屬中獲得的性能相當。通常在等效的強度水平下,燒結金屬將具有比鍛造產品稍低的延展性。非合金和合金鈦都是如此。
通過仔細選擇材料和制備粉末,最終產品的污染應保持在最低限度。最大限度的污染可能取決于所需部件的最低規格。
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