鈦及鈦合金粉末制備研究進(jìn)展

鈦及鈦合金因具有密度低、強(qiáng)度高、耐腐蝕、生物相容性好等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于軍事、航空、醫(yī)療等領(lǐng)域。傳統(tǒng)鑄鍛鈦合金生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高，嚴(yán)重限制了鈦合金的應(yīng)用，粉末冶金技術(shù)制備鈦合金降低了生產(chǎn)成本，有利于鈦合金的推廣應(yīng)用。本文從鈦及鈦合金粉末的制備與成形工藝方面介紹了粉末冶金鈦及鈦合金的研究現(xiàn)狀，并闡述了其發(fā)展趨勢(shì)。

目前，鈦及鈦合金粉末的生產(chǎn)方法主要有兩種，一是從鈦的化合物（TiO2 或 TiCl4）中還原得到， 但是不經(jīng)過(guò) TiCl4 直接從 TiO2 獲得鈦粉的方法尚未具有相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化；二是從海綿鈦或鈦的鑄錠中霧化、破碎獲得。球形鈦粉的制備方法主要有霧化法、射頻等離子球化法、等離子旋轉(zhuǎn)電極法等，非球形鈦粉的制備方法主要有氫化脫氫法、還原法等。表 1 總結(jié)了幾種鈦及鈦合金粉末的制備方法、工藝及粉末特點(diǎn)。由于雜質(zhì)元素（O、N、H）對(duì)鈦合金力學(xué)性能有顯著影響，生產(chǎn)低成本、低氧含量的鈦合金粉末成為近年來(lái)的研究重點(diǎn)。

將鈦原料在一定溫度、氫氣壓力下進(jìn)行吸氫處理，通過(guò)球磨等工藝獲得氫化鈦粉末，然后將獲得的氫化鈦粉末置于高溫真空氛圍內(nèi)進(jìn)行脫氫處理，冷卻破碎后獲得鈦粉。該方法工藝簡(jiǎn)單，原料易 獲得，制備的鈦粉粒度分布寬，成本低，是國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)非球形鈦粉的主要制備方法。

但是，非球形鈦粉的比表面積大，容易吸附間隙原子，導(dǎo)致氫化脫氫鈦粉中 O、N 等間隙元素含量高，燒結(jié)相對(duì)密度低，而且在燒結(jié)過(guò)程中組織明顯粗化。

還原法主要包括熱還原法和電化學(xué)還原法。熱還原法是利用鈉、鎂、鈣等活潑金屬將鈦鹽或鈦的氧化物還原成鈦粉的方法。

霧化法是國(guó)內(nèi)外制備球形鈦粉最廣泛的方法， 主要包括氣體霧化法、超聲霧化法和等離子霧化法等]。氣體霧化法是借助高速氣流對(duì)熔融金屬?zèng)_擊破碎快冷后得到金屬粉末，是目前生產(chǎn)球形鈦粉最普遍的方法。

射頻等離子球化技術(shù)是利用等離子體對(duì)不規(guī)則形狀的粉末進(jìn)行形狀修飾，以制備獲得球形粉末。

鈦及鈦合金粉末是制備鈦合金的原料，影響粉末冶金鈦合金的質(zhì)量。降低粉末粒度，可獲得細(xì)晶組織，改善鈦合金的性能。粉末雜質(zhì)含量是影響粉末性能的重要因素，特別是 O、N、H 等間 隙元素對(duì)成形和燒結(jié)有很大影響。因此，工業(yè)化生產(chǎn)低間隙元素含量的鈦及鈦合金合金粉末是未來(lái)發(fā)展熱點(diǎn)之一。

CHENG FENG

CHENG FENG

TA1 是純鈦材料，除了具有一定的力學(xué)性能、良好的生物相容性之外，還具有優(yōu)良的耐腐蝕性，純鈦制件在化工、船舶、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

TA1源于GB/T 3263.1的牌號(hào)，為工業(yè)純鈦。

【鈦及鈦合金粉末制備與成形工藝研究進(jìn)展】

楊 芳，李延麗 ，申承秀 ，王春官，

陳存廣 ，何新波 ，郭志猛