粉末粒形對Ti-6Al-4V注射成形喂料顯微形貌及流變性能的影響前言 Ti-6Al-4V作為一種重要的鈦合金，以其優(yōu)異的力學(xué)性能、耐腐蝕性和高溫性能而廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車及醫(yī)療等領(lǐng)域。粉末注射成形（PIM）作為一種近凈成形技術(shù)，能夠高效、精確地制備復(fù)雜形狀的Ti-6Al-4V零件。然而，粉末粒形對PIM喂料的顯微形貌和流變性能具有顯著影響，進(jìn)而影響成形件的質(zhì)量和性能。因此，研究粉末粒形對Ti-6Al-4V注射成形喂料的影響具有重要意義。 Ti-6Al-4V 也被稱為 TC4.
實驗方法 本研究選用球形粉（S-Ti）和氫化脫氫粉（HDH-Ti）兩種不同粒形的Ti-6Al-4V粉末作為研究對象。通過粒度分析儀對粉末進(jìn)行粒度分析，利用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察粉末的顯微形貌，并采用流變儀測定喂料的流變性能。
結(jié)果與討論 粉末粒形分析 通過粒度分析發(fā)現(xiàn)，S-Ti粉末的粒度分布較為集中，顆粒形狀接近球形；而HDH-Ti粉末的粒度分布較寬，顆粒形狀不規(guī)則。這種差異導(dǎo)致了兩種粉末在比表面積和堆積密度方面的不同。粒形分析結(jié)果顯示，S-Ti粉末的比表面積較小，堆積密度較高，有利于提高喂料的臨界裝載量。
顯微形貌分析 SEM觀察結(jié)果顯示，S-Ti粉末的顆粒表面光滑，無明顯缺陷；而HDH-Ti粉末的顆粒表面存在較多微孔和裂紋。這些微孔和裂紋在注射成形過程中可能成為缺陷源，影響成形件的質(zhì)量和性能。此外，S-Ti粉末的顆粒形狀接近球形，有利于喂料的均勻混合和流動。
流變性能分析 流變性能測試結(jié)果表明，在最佳裝載量下，S-Ti粉末喂料的粘度值和流動行為指數(shù)均低于HDH-Ti粉末喂料。這表明S-Ti粉末喂料具有更好的流動性，有利于注射成形過程中的充模和脫模。此外，隨著裝載量的增加，兩種粉末喂料的粘度均呈現(xiàn)上升趨勢，但S-Ti粉末喂料的上升幅度較小，顯示出更好的流動性保持能力。 臨界裝載量分析 粉末裝載量測試結(jié)果顯示，S-Ti粉末喂料的臨界裝載量達(dá)到67%，而HDH-Ti粉末喂料僅為52%。這進(jìn)一步證明了S-Ti粉末喂料在注射成形工藝中的優(yōu)勢。臨界裝載量的提高意味著在相同體積的模具中可以使用更多的粉末，從而提高成形件的致密度和力學(xué)性能。
理論研究與能譜分析 通過理論研究和能譜分析發(fā)現(xiàn)，HDH-Ti粉末喂料的低流動性與小顆粒粉末的分布密切相關(guān)。小顆粒粉末在喂料中容易形成團(tuán)聚和堵塞，導(dǎo)致流動性降低。因此，在制備HDH-Ti粉末喂料時，需要控制小顆粒粉末的含量和分布，以提高喂料的流動性。
結(jié)論 本研究通過粒度分析、顯微形貌分析及流變性能分析等方法，研究了不同粒形Ti-6Al-4V注射成形喂料的顯微形貌和流變性能。實驗結(jié)果表明，球形粉喂料具有更高的臨界裝載量和更優(yōu)的流動性，為Ti-6Al-4V注射成形工藝的優(yōu)化提供了重要參考。未來研究可進(jìn)一步探討不同粉末粒形對成形件質(zhì)量和性能的影響，為Ti-6Al-4V粉末注射成形技術(shù)的發(fā)展提供理論支持和實踐指導(dǎo)。 參考文獻(xiàn)： 【粉末粒形對Ti-6Al-4V注射成形 喂料顯微形貌及流變性能的影響】 文章編號：1006-6543(2022)04-0031-07 |
