熱擠壓和旋鍛粉末冶金純鈦的組織和力學性能

鈦由于化學性質穩定、耐高溫、耐低溫、抗強酸，具有高強度、低密度、良好的壓力加工性能和低溫下無脆性等優點，被廣泛應用于航天航空、航海、化學工業、生物醫學、信息技術、交通、建筑等各個領域。鈦耐腐蝕性能強，高溫下抗蠕變性能好，外表美觀，在生物醫學和航天航空領域中是必不可少的材料，但是合成工藝復雜、成本高，需要簡化工藝、降低成本才能被更廣泛的應用。 

    鈦的體材料合成工藝有很多，例如鑄造成形、粉末冶金成形。鈦的熔煉、加工和提取十分困難，使得鈦材料在應用中受到限制，而熔煉鑄造法對鈦材料的利用率不高，無形中提高了鈦合金的生產成本。為了打破瓶頸，可采用新型粉末冶金技術，該技術可以使材料有特殊的結構和優異的力學性能，而這些性能是其他方法無法獲得。從力學性能上看，粉末冶技術可以最大限度地減少合金成分偏析，消除粗大、不均勻的鑄造組織，得到優異的力學性能；從經濟上看，粉末冶金技術的工藝簡單，生產后不需要機加工或只需很少的機加工，這樣可以大大提高利用率，降低了材料的生產成本。但是該方法也有不易克服的缺點，例如產品的相對密度低，應力分布不均勻等，這些缺點會影響產品的力學性能。冷擠壓、溫擠壓、鍛造等工藝技術可以細化晶粒，提高相對密度，使金屬具有良好的力學性能并且延長使用壽命。熱擠壓工藝是一種先進的塑性加工方法，利用擠壓機上擠壓桿傳遞高壓，對封閉在擠壓筒中的原料進行擠壓，形成與模具形狀相同的制品，具有提高金屬變形能力，制品綜合質量高，產品范圍廣等優點。旋轉鍛造是一種用于棒料、管材或線材精密制造的漸進凈成形工藝，且是一種局部而連續、無屑且精密的金屬成形加工工藝。鈦及鈦合金是難變形金屬，價格昂貴，因此對高要求的鈦管、鈦棒、鈦型材材料而言，采用粉末冶金技術配合熱擠壓及旋轉鍛造是最有發展前途的生產方法。 

    本文利用粉末冶金技術加熱擠壓及旋轉鍛造制備鈦棒。先將鈦粉擠壓成塊狀，燒結成形，再利用熱擠壓、旋鍛工藝最終合成棒材。對鈦棒進行力學性能測試、顯微硬度測試、金相組織分析、斷口分析，通過建立制備工藝與力學性能的關系來探索一條制備鈦材的新路。 

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