氫化鈦粉脫氫及球形鈦粉制造方法的研究進展

前言

鈦粉是鈦和鈦合金粉末冶金的重要原料，而氫化鈦粉脫氫是用于制造低成本鈦粉的氫化脫氫工藝關鍵環(huán)節(jié)之一。球形鈦和鈦合金粉是用金屬增材制造工藝制造高性能、形狀復雜的鈦和鈦合金零部件的重要原料。本文對氫化鈦粉脫氫的原理、脫氫方法、球形鈦粉制造方法進行了介紹和比較

氫化鈦粉脫氫的研究

氫化鈦脆性好，易于破碎成粉，在高溫真空的條件下，氫化鈦粉脫氫即可制得鈦粉，反應式為：TiH2(s) ?Ti(s)+H2(g)

由圖1可知，氫化鈦的分解脫氫反應是吸熱過程，需要較高的溫度和真空度。由DTA曲線可知，氫化鈦分解是一個多級反應，反應不能徹底進行

從反應式可知，系統(tǒng)壓力會影響脫氫的溫度和反應程度，因此脫氫時要保證較高的真空度及控制氫氣的分壓。此外，脫氫的起始溫度還與升溫速率有關。升溫越快，反應起始溫度越高。

傳統(tǒng)的氫化鈦粉脫氫方法是松散粉末法，其工藝的生產流程如圖2所示：

氫化鈦粉的脫氫是吸熱反應，粉末越細越易結塊。高溫燒結會顯著增加顆粒粒度，同時顆粒表面變得平滑。高溫燒結不可避免，因此脫氫后粉末還需進一步機械破碎，才可進行篩分。由于氫化鈦粉末的活性高，粉碎和篩分需要在惰性氣體的保護中進行，但工藝中粉末的轉移操作不可避免地引入氧等雜質元素。為減輕粉末的燒結同時減輕氧化，可在氫化鈦粉末表面包覆一層阻止劑NaCl，再進行高溫脫氫，能夠阻止顆粒之間的直接接觸，有效控制顆粒的尺寸，制得的超細鈦粉氧含量低，粒度分布均勻。

球形鈦粉制造方法

球形鈦粉背景

鈦和鈦合金零部件增材制造的主要原料是球形鈦和鈦合金粉末，需要球形度高、流動性好、含氧量低及粒徑小的鈦和鈦合金粉末。目前制造球形鈦和鈦合金粉末的方法有：氣霧化法，等離子旋轉電極法，球化法等。

氣霧化法(gas atomization，GA)

氣霧化是利用霧化介質高速氣流破碎熔融態(tài)金屬液流，將鈦粉球化并快速冷凝的技術。其

中應用最廣泛的是真空感應熔煉氣霧化法（VIGA）和電極感應熔煉氣霧化法（EIGA）。

VIGA將合金棒材放置于坩堝內采用真空感應進行熔煉，然后利用高速霧化介質（氬氣）的動能把液體轉變?yōu)榧毿∫旱?，并在霧化塔內飛行過程中凝固，形成球形度高、氧含量低的球形鈦粉。

真空感應熔煉氣霧化法（VIGA）的原理圖如圖3所示。