Ti55521鈦合金燒結(jié)過程中組織演變和合金元素分布行為

對(duì)于鈦合金部件的制備來說，傳統(tǒng)的鈦合金加工方法由于技術(shù)復(fù)雜、成本高而使得其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。粉末冶金技術(shù)作為一種近凈成形技術(shù)，是一種切實(shí)可行的生產(chǎn)具有復(fù)雜形狀鈦合金部件的低成本加工方法。而在粉末冶金技術(shù)中，元素混合粉末冶金法(BEPM)是最有希望生產(chǎn)出滿足商業(yè)需求的低成本鈦合金部件的方法。澳大利亞伍倫貢大學(xué)的Carmana等人通過BEPM方法制備出Ti55521(Ti-5Al25V-5Mo-2Cr-1Fe)鈦合金，研究了該合金燒結(jié)過程中組織演變和合金元素分布行為。

研究結(jié)果表明:隨著燒結(jié)溫度的升高及保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，Ti-5Al-5V-5Mo-2Cr-1Fe鈦合金的顯微組織越來越均勻，孔隙率也明顯減少。同時(shí)，燒結(jié)鈦合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能，屈服強(qiáng)度達(dá)到954 MPa，抗拉強(qiáng)度為1 015 MPa，延伸率為11.2%。不同燒結(jié)階段獲得的顯微組織特征主要依賴于β穩(wěn)定元素(V、Mo、Cr、Fe)的濃度。在合金顆粒附近，β穩(wěn)定元素的濃度較高，導(dǎo)致β相穩(wěn)定，析出的α片層細(xì)小。遠(yuǎn)離合金顆粒的位置，β合金元素濃度降低，導(dǎo)致β相不穩(wěn)定以及形成粗大α片層。整個(gè)燒結(jié)過程中，除了化學(xué)成分均勻化，還伴隨著孔隙的變化和晶粒的長(zhǎng)大。所選的燒結(jié)制度使得Ti-5Al-5V-5Mo-2Cr-1Fe鈦合金具有較低的孔隙率(2%)和較細(xì)小的晶粒(平均粒徑為69 μm)，這與Fe元素的添加以及不同的合金方法有關(guān)。通過添加Fe、Cr和Mo元素降低了α和β穩(wěn)定元素的相互阻礙行為，對(duì)均勻化、孔隙閉合、晶粒增長(zhǎng)等相互關(guān)聯(lián)的過程提供了積極的影響，有利于形成具有較高密度和細(xì)小晶粒的合金。

雷文光摘譯自《Materials Science and Engineering A》