Studies on high efficiency sintering of Ti-6Al-4V powder

Ti-6Al-4V粉末高效烧结研究

基本信息

批准号：
20K04168
负责人：
池田周之
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Setsunan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04168/
关键词：
Ti-6Al-4V 純Al 粉末圧粉成形焼結 HIP 粉末冶金

项目摘要

本研究ではAl元素のチタン合金粉末（Ti-6Al-4V）への高温での拡散挙動およびチタン合金粉末の合体、結晶粒成長の抑制効果を解明すると共に、実証実験によりチタン合金（Ti-6Al-4V）の粉末焼結の短時間化、低コスト化に向けた焼結プロセスの確立を目的とする。2022年度は前年度までと同じ大阪チタニウムテクノロジーズ社製TILOP64粉末（Ti-6Al-4V合金）およびCPT粉末（純チタン粉末）を供試材として使用し、（１）室温での圧粉成型において密度の向上（空隙率の減少）と（２）1000℃前後の２相域（α＋β域）、β単相域での大気雰囲気での高温焼結について検討した。（１）圧粉体密度向上についてはCPT粉末（純チタン粉末）、純Al粉末6%添加、室温、600MPaでの空隙率を約12%が得られ、同一条件下での昨年度の約22%よりも大きく向上することが可能になった。TILOP64粉末（Ti-6Al-4V合金）については室温、600MPaで純Al粉末添加量をパラメータにして実験を行った結果、純Al粉末13%の添加で空隙率が20%以下となり良好な圧粉成形体の作製に成功した。また、金型の荷重伝達を工夫することで密度だけでなく再現性とプロセス時間の短縮も実現できた。（２）大気雰囲気での高温焼結は室温で作製した圧粉成形体を純チタンカプセルに加圧封入する方法に成功したが、より簡便なガラス系潤滑材で被覆し大気遮断する方法では加熱中の酸化が防止できなかった。Al元素の拡散挙動についてはSEM/EPMAにより焼結体の断面観察を行い、チタン粉末の粒界でのみ拡散反応が起きており、チタン粉末を覆うように金属間化合物が生成することが確認された。

在这项研究中，我们阐明了Al元素在高温下向钛合金粉末（Ti-6Al-4V）中的扩散行为、钛合金粉末的聚结以及对晶粒长大的抑制作用，目的是建立。一种缩短粉末烧结时间和成本的烧结工艺。 2022年度，试验材料使用与上年相同的大阪钛科技株式会社制造的TILOP64粉末（Ti-6Al-4V合金）和CPT粉末（纯钛粉末）。研究了空气气氛中1000℃左右的两相区（α+β区）和β单相区的烧结情况。 (1)关于压坯密度的提高，通过添加6%的CPT粉末(纯钛粉)和纯Al粉，在室温和600 MPa下获得了约12%的孔隙率，约为去年的22%。在相同条件下，年密度有可能进一步提高。对于TILOP64粉末（Ti-6Al-4V合金），我们以纯Al粉末的添加量为参数，在室温、600MPa下进行了实验，结果发现，添加量为13时，孔隙率小于20%。％纯Al粉末，从而成功地生产出良好的压实粉末。此外，通过改善模具的负载传输，我们不仅能够提高密度，而且还能够提高再现性和加工时间。 (2) 对于大气中的高温烧结，我们成功地将室温下制备的粉末压块加压并封装在纯钛胶囊中，但更简单的方法是用玻璃基润滑剂覆盖它并使其免受外界影响。由于无法防止内部氧化，因此无法在大气中进行。关于Al元素的扩散行为，我们使用SEM/EPMA观察了烧结体的横截面，证实扩散反应仅发生在钛粉末的晶界处，并且形成金属间化合物覆盖钛粉末。钛粉。