Ti55521钛合金烧结过程中组织演变和合金元素分布行为

Ti55521钛合金烧结过程中组织演变和合金元素分布行为

对于钛合金部件的制备来说，传统的钛合金加工方法由于技术复杂、成本高而使得其在某些领域的应用受到限制。粉末冶金技术作为一种近净成形技术，是一种切实可行的生产具有复杂形状钛合金部件的低成本加工方法。而在粉末冶金技术中，元素混合粉末冶金法(BEPM)是最有希望生产出满足商业需求的低成本钛合金部件的方法。澳大利亚伍伦贡大学的Carmana等人通过BEPM方法制备出Ti55521(Ti-5Al25V-5Mo-2Cr-1Fe)钛合金，研究了该合金烧结过程中组织演变和合金元素分布行为。

研究结果表明:随着烧结温度的升高及保温时间的延长，Ti-5Al-5V-5Mo-2Cr-1Fe钛合金的显微组织越来越均匀，孔隙率也明显减少。同时，烧结钛合金具有优异的力学性能，屈服强度达到954 MPa，抗拉强度为1 015 MPa，延伸率为11.2%。不同烧结阶段获得的显微组织特征主要依赖于β稳定元素(V、Mo、Cr、Fe)的浓度。在合金颗粒附近，β稳定元素的浓度较高，导致β相稳定，析出的α片层细小。远离合金颗粒的位置，β合金元素浓度降低，导致β相不稳定以及形成粗大α片层。整个烧结过程中，除了化学成分均匀化，还伴随着孔隙的变化和晶粒的长大。所选的烧结制度使得Ti-5Al-5V-5Mo-2Cr-1Fe钛合金具有较低的孔隙率(2%)和较细小的晶粒(平均粒径为69 μm)，这与Fe元素的添加以及不同的合金方法有关。通过添加Fe、Cr和Mo元素降低了α和β稳定元素的相互阻碍行为，对均匀化、孔隙闭合、晶粒增长等相互关联的过程提供了积极的影响，有利于形成具有较高密度和细小晶粒的合金。

雷文光摘译自《Materials Science and Engineering A》