由于鈦合金的熔點(diǎn)比較高、加工的難度比較大、原材料的成本也比較高，這些特征制約了鈦合金材料的應(yīng)用范圍。為更好的解決這個(gè)難題，世界上許多個(gè)國(guó)家相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者對(duì)其進(jìn)行深入研究，在研究人員的不懈努力下，對(duì)鈦合金材料提出了成熟工藝加工方法，例如：增材制造、精密鑄造、模鍛、注射成型以及熱等靜壓粉末冶金等[1]。其中鈦合金粉末的熱等靜壓技術(shù)在西方國(guó)家首先發(fā)展，其主要目的是減少機(jī)械加工，獲得力學(xué)性能與鍛件相當(dāng)、尺寸精度的較為復(fù)雜的鈦合金結(jié)構(gòu)零件。經(jīng)過相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家多年來的研究，鈦合金粉末的熱等靜壓技術(shù)已經(jīng)越發(fā)成熟，在該生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)形成了一個(gè)較為完善的技術(shù)體系和較為豐富多樣的工藝路線。

在鈦合金粉末熱等靜壓技術(shù)操作上，許多國(guó)家研究人員對(duì)鈦合金材料的優(yōu)越性能已經(jīng)進(jìn)行優(yōu)化，并將其轉(zhuǎn)移到更為精密化的機(jī)理性研究。

1 、原材料粉末的選用得到提升

關(guān)于材料及工藝的研究方面，對(duì)所要研究的鈦合金粉末已經(jīng)進(jìn)行了多年的分析，在所研究的領(lǐng)域中，該技術(shù)已經(jīng)在技術(shù)儲(chǔ)備以及生產(chǎn)能力的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代科技的跨越式發(fā)展[2]。在對(duì)較高品質(zhì)的鈦合金粉末制備技術(shù)逐漸掌握時(shí)，進(jìn)一步將其性能進(jìn)行優(yōu)化，突破了其構(gòu)件的變形控制技術(shù)。

在鈦合金粉末的加工方面，我國(guó)尚未形成較為完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了相關(guān)資料及工藝研究的逐步完善，我國(guó)研究人員對(duì)有關(guān)材料及工藝研究開展了系統(tǒng)的粉末制備和選用的相關(guān)研究。通過研究對(duì)比和驗(yàn)證的過程方法的分析，明確鈦合金粉末組合控制，包括控制、粒度分布的關(guān)鍵信息，掌握鈦合金粉粉清潔的沖擊強(qiáng)度和分布規(guī)律的發(fā)展特性，形成了鈦合金粉末熱等靜壓成形技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)用于機(jī)械零件的開發(fā)與生產(chǎn)當(dāng)中。

2、 結(jié)構(gòu)件的性能得到優(yōu)化

此方面的研究實(shí)現(xiàn)了鈦合金粉末在熱等靜壓生產(chǎn)技術(shù)下，不僅滿足鈦合金零件復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的需求，而且鈦合金零件的力學(xué)性能已經(jīng)達(dá)到了鍛造的水平，如下表1 所示[3]。

另外，熱等靜壓技術(shù)下的鈦合金材料在不同溫度下的彈性模量均高于鍛造鈦合金，當(dāng)溫度高于500℃時(shí)，兩者的材料彈性模量的差異更加明顯，這有利于保持鈦合金材料在高溫范圍內(nèi)保持原有形狀的能力[3]。

目前在相關(guān)鈦合金材料的研究領(lǐng)域，研究人員近幾年來一直從事著關(guān)于新型鈦合金材料的研究，已經(jīng)發(fā)展出了能夠具有高損傷容限的中強(qiáng)度與高強(qiáng)度的鈦合金，如結(jié)構(gòu)鈦合金與高溫鈦合金等，這些鈦合金的性能已經(jīng)得到了一定程度的優(yōu)化發(fā)展，人們還重點(diǎn)開展了利用計(jì)算模擬輔助的功能近凈成形下進(jìn)行加工的方法、顯微組織與性能關(guān)系的研究等。

同時(shí)，研究人員采用預(yù)合鈦合金化粉末、熱等靜壓成形和后續(xù)熱處理工藝，成形了新的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)致密的特點(diǎn)，并在進(jìn)行熱處理后晶粒細(xì)小，且稀土相顆粒小而彌散[4]。

3、技術(shù)在多工藝中得到應(yīng)用

根據(jù)鈦合金零件的復(fù)雜形狀和特殊結(jié)構(gòu)的需求，研究鈦合金粉末成形過程的變形控制，快速去除芯技術(shù)，大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品等，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)鈦合金粉末熱等靜壓技術(shù)廣泛應(yīng)用在機(jī)械零件制造中。到目前為止，鈦合金粉末熱等靜壓技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了舵翼骨架類、艙體類和異型結(jié)構(gòu)類這三大產(chǎn)品的應(yīng)用上去，其中的部分產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模批生產(chǎn)[5]。

鈦合金粉末熱等靜壓技術(shù)也能夠制造具有多種較為復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的艙體類型零件，因此該技術(shù)在對(duì)于實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的整體成形有著重要的作用。鈦合金粉末熱等靜壓技術(shù)與傳統(tǒng)的工藝有著許多優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)成分比較穩(wěn)定，鈦合金粉末通過控制其成分和包套潔凈度，制造的構(gòu)件的化學(xué)成分可以得到很好地控制；同性力學(xué)性能相對(duì)較強(qiáng)，所制造的構(gòu)件在成型過程中承受的各向同性氣壓作用下，各向同性受力方向相對(duì)均勻，所以成型后的性能是各向同性和均勻的；其結(jié)構(gòu)適應(yīng)性好，芯?？刹捎梅中驮O(shè)計(jì)，可滿足不同形狀產(chǎn)品的需要；而且其成本低，工藝材料利用率和成品率相對(duì)較高，可以提高生產(chǎn)效率，大大降低生產(chǎn)成本。由于鈦合金具有的以上較為良好的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，鈦合金熱等靜壓技術(shù)被認(rèn)為是鈦合金的構(gòu)件成形中的最為有效的方法。

4、 結(jié)語

綜上所述有關(guān)鈦合金粉末熱等靜壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，鈦合金由于其制造工藝難度大、成本高，其制造技術(shù)越來越受到世界各國(guó)研究人員的重視。

鈦合金粉末熱等靜壓技術(shù)在西方國(guó)家起步較早，西方國(guó)家在這一領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)有多年的研究經(jīng)驗(yàn)，在理論基礎(chǔ)和工程應(yīng)用上都處于世界前列，近些年來，我國(guó)的研究成果也得到了很大的發(fā)展，在多個(gè)領(lǐng)域也已經(jīng)獲得了部分突破成果，希望這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展越來越好，能夠應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 瞿宗宏, 劉建濤. 熱等靜壓近凈成形數(shù)值模擬的研究進(jìn)展[J]. 粉末冶金工業(yè),2017,27(5):59-67.

[3] 張緒虎, 徐桂華, 孫彥波. 鈦合金熱等靜壓粉末冶金技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 宇航材料工藝,2016,46(06):6-10.

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[5] 朱郎平, 李建崇, 莫曉飛, 等. 熱等靜壓及退火對(duì)鑄造TG6 鈦合金組織和拉伸性能的影響[J]. 機(jī)械工程材料,2017,41(2):106-111.

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