1、經(jīng)熱等靜壓工藝處理的制件具有均勻的組織和良好的力學(xué)性能,在航空航天等特殊領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。結(jié)合模具和粉末冶金工藝,應(yīng)用熱等靜壓可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的近凈成形。金屬粉末受熱等靜壓高溫高壓作用,短流程致密成一定形狀的復(fù)雜零件。但該過(guò)程中,粉末發(fā)生較大收縮,還伴隨不規(guī)則形變,應(yīng)用數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)變形對(duì)于成形精度及性能控制至關(guān)重要。本文對(duì)熱等靜壓近凈成形過(guò)程模擬中大型稀疏方程組的存儲(chǔ)及求解進(jìn)行了理論分析論證,并重點(diǎn)探討了鈦合金粉末熱等靜壓近凈成形過(guò)程

2、中粉末致密化行為及變形規(guī)律等基礎(chǔ)內(nèi)容。
　　采用鈦合金粉末熱等靜壓近凈成形工藝制造薄壁筒形匣型件,設(shè)計(jì)了隨形和內(nèi)型芯兩種模具方案。模擬與試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨形模具時(shí)零件整體收縮,但由于內(nèi)外壁壓力差筒形零件整體向內(nèi)偏移,尺寸誤差達(dá)8％左右;內(nèi)型芯模具時(shí)零件內(nèi)壁無(wú)變形和移動(dòng),尺寸誤差低于1%。熱等靜壓近凈成形的匣型件相對(duì)致密度達(dá)99.8%;微觀組織顯示,靠近外包套壁處為100μm左右尺度的等軸α相,其余組織為條狀α+β相,條狀α寬度一般為2～

3、8μm,長(zhǎng)度20～30μm;同爐拉伸件抗拉強(qiáng)度達(dá)1000Mpa。對(duì)比結(jié)果顯示,設(shè)計(jì)合理的控形模具可利用熱等靜壓近凈成形可得到性能優(yōu)異的薄壁筒形匣型件。研究顯示,采用內(nèi)型芯方案獲得的制件的尺寸精度高,滿足近凈成形的形狀要求,是由于控形模具對(duì)熱等靜壓過(guò)程粉末體的收縮方向控制得當(dāng)較好的尺寸精度,且內(nèi)部尺寸完全無(wú)誤差。
　　研究了兩種工藝(高溫1100℃、110Mpa及910℃、110Mpa)下鈦合金粉末熱等靜壓近凈成形制件的微觀組織及宏

4、觀力學(xué)性能。在1100℃和110Mpa下保溫三個(gè)小時(shí),制件微觀組織呈現(xiàn)較粗大的長(zhǎng)條狀α+β組織,且α+β相較均勻,各向異性,因此無(wú)明細(xì)的方向性,無(wú)孔洞和裂紋等缺陷,晶粒大小達(dá)到20μm左右,長(zhǎng)度約為30μm左右;抗拉強(qiáng)度達(dá)920Mpa,宏觀力學(xué)性能超過(guò)了鑄件水平,接近鍛件水平。經(jīng)910℃和110Mpa保溫3小時(shí),獲得的制件微觀組織細(xì)小而均勻,由部分的等軸狀的α+β組織及細(xì)小的長(zhǎng)條狀的α+β構(gòu)成,條狀α相長(zhǎng)度僅為15μm左右;抗拉強(qiáng)度達(dá)到

5、1130Mpa,較前種工藝強(qiáng)度提高了22.8%,整體達(dá)到甚至超過(guò)了鍛件水平。主要是由于熱等靜壓過(guò)程在高溫1100℃保溫時(shí),超過(guò)了兩相轉(zhuǎn)變溫度,晶粒急劇長(zhǎng)大,導(dǎo)致力學(xué)性能下降。
　　對(duì)拉伸斷口進(jìn)行分析,研究鈦合金粉末熱等靜壓制件在單向拉伸條件下的失效機(jī)理。斷口形貌顯示,鈦合金熱等靜壓制件呈現(xiàn)典型的塑性斷裂,斷口有明顯縮頸,內(nèi)部包括纖維區(qū)、發(fā)散區(qū)及剪切唇區(qū)。高倍顯微發(fā)現(xiàn)了較大尺寸的韌窩,保證了了良好的韌性,延伸率為19.2%,斷面收縮