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《湖南大学》 2009年
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TiH_2粉末注射成形技术研究

刘素红  
【摘要】: 本文以低成本的TiH_2粉末为原料,进行了高效清洁粘结剂设计,并主要围绕注射成形的脱脂和烧结工艺展开实验,最终获得致密度高、性能较好的纯钛制品。 针对钛活性高、易脏化等特点,以减少杂质污染、提高粉末装载量和脱脂效率为出发点,研发了一种适用于TiH_2粉末注射成形的新型高效石蜡基多组元粘结剂。粘结剂组成为:68~77%PW+5~10%LPW+6~10%M+7%(EVA+PP)+5%SA。对新型粘结剂进行了成分相容性计算、流变性能测试、热性能分析和脱脂性能研究,实验结果表明:粘结剂各成分相容性好,能够与TiH_2粉末实行良好混合,装载量高达70vol%;流变性能佳,属于牛顿型流体,在注射温度160°C下,γ=1250s~(-1)时,η=0.02625Pa.s, E=29.05kJ.mol~(-1);溶剂脱脂率高,50°C下使用正庚烷溶剂脱脂,3小时脱脂率达到72.01%,6小时时高达79.21%,与由单一石蜡和聚合物组成的粘结剂相比,相同工艺条件下脱脂率可提高20~30%,脱脂坯缺陷少、保形性好;高效清洁,高聚物总含量仅为7vol%,能保证坯样很好的强度,坯样脱脂后杂质元素与原料粉末相比,C含量略微增加0.02wt%,而O和N含量分别减少0.11wt%和0.22wt%。 新型粘结剂采用溶剂-热二步脱脂工艺进行脱脂。溶剂脱脂初期,溶解是主要的控制环节,温度是主要影响因素,提高温度对提高溶剂脱脂率和脱脂速率最有效;溶剂脱脂进行到一定时候,扩散成为脱脂的主要控制环节,坯样与溶剂中粘结剂的浓度差成为主要影响因素,增大固液比和溶剂对流效果比单纯延长时间和提高温度更有效。粘结剂在正庚烷溶剂中最经济的优化脱脂工艺为:脱脂温度为40°C,脱脂时间为5小时,脱脂率达到76.37%。热脱脂工艺由粘结剂热解行为和TiH_2粉末脱氢特性共同决定。优化后的后续热脱脂工艺条件控制可以获得优质热脱脂坯,不会发生裂纹和变形等缺陷,且具有好的保形性。 系统研究了烧结温度、烧结时间、烧结气氛对纯钛制品致密度和显微组织的影响。实验结果表明,使用TiH_2粉末为原料通过MIM工艺可以获得全致密烧结钛制品;随着烧结温度的升高、烧结时间的延长,烧结制品的孔隙度减小、密度明显提高。最佳烧结工艺条件下获得的烧结制品相对密度为98.96%,O含量比原始粉末降低0.06wt%,C含量比原始粉末仅增加0.07wt%,N含量为0.0005wt%,H含量为0.0001wt%。烧结制品的力学性能:屈服强度为264MPa,抗拉强度为325MPa,延伸率为4.43%。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TF124.39

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【引证文献】
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