Vol.27 No.3 郭世柏等：注射成形Ti6A-4V合金的显微组织和力学性能 ·309· 图3钛合金1260℃真空烧结不同时间的显微组织.(a)2h:b)3b:(c)4b:(d)6h Fig.3 Microstructures of metal injection molding titanium alloys sintered in vacuum at 1260'C for different times:(a)2 h:(b)3h:(c)4 h:(d)6h 间增加到6h,初始B晶粒平均的尺寸增加为350 脂坯直接热等静压处理，组织几乎为α相，无β晶 μm,晶内α群体平均尺寸为68m,a片的平均厚 粒出现，但是空隙很多.这主要由于热等静压对 度为10.35μm,如图3(d).在相同烧结温度下，随 那些存在少量闭孔的烧结体才有致密化的作用， 着烧结时间增加，初始B晶粒、α片的平均厚度和 而脱脂坯在低温预烧结时，空隙均为开孔，热等 晶内α群体平均尺寸都相应地增加，并且以烧结 静压处理的效果不明显， 时间的指数形式(t",其中>1)增加：另外，由于 2.3合金的力学性能 合金中空隙会钉扎晶粒，抑制晶粒的生长，因 合金的力学性能如表2所示.在真空烧结条 而在相同烧结温度下，虽然析出α相的驱动力是 件下，随着烧结时间增加，空隙减少，组织中原 等同的，但保温时间增加，合金的空隙度降低，有 始β晶粒粗大，拉伸性能增加，塑性变化不明显. 助于晶粒快速长大，从而会相应地增加钛合金的 这主要由于空隙对拉伸性能的影响系数大于组 强度，但塑性降低 织中P晶粒、a群体和α片的影响，所以当保温时间 (2)热等静压处理对组织的影响.图4()为氢 延长，空隙度减少，拉伸强度增加，塑性先出现一 化-脱氢合金粉末包套热等静压处理，组织为等 个极大值后急剧降低，因此，合适的保温时间为 轴的，且极为细小和均匀，其直径为4.0m.图4 2-4h. (b)为1200℃预烧结后热等静压处理，样品的组 比较经过热等静压处理后合金的力学性能 织几乎为等轴的，有少量的a片，但是a群体尺寸 指标可以看出，拉伸强度和塑性都有明显提高， 和α片的宽度都很小，约几个徽米，原始的B晶界 这与组织缺陷的弥合和晶粒细化有直接关系， 消失.图4(c)为1260℃预烧结后热等静压处理，样 因为在拉伸过程中，组织中缺陷比如空隙、夹杂 品保留原始B晶粒，但是尺寸变小，仅为100μm,a 等容易引起试样应力集中，常常成为拉伸断裂的 相组织的形态由原来的长条状变成短而较粗的 根源，同时晶粒细化，会相应增加拉伸强度和屈 棒状或粒状，整个合金基体为细小的网篮组织， 服强度.另外，不同预烧结温度样品经相同热等 同时压力的作用使得原始组织中的缩松等组织 静压处理时，强度和塑性有较大差值，低温预烧 缺陷被弥合，组织明显致密化.图4(d)为750℃脱 结经热等静压处理，强度较低，但是延性较高；而】 一 郭世柏等 注 射成 形 卜石 刁 合金 的显微组 织 和 力学性 能 一 图 钦 合金 ‘ ℃ 真空 烧结 不 同 时间的显徽组 织 伪 七 ‘ 扮 姗 坷伙“ 。 记 ， 扮 恤 ℃ 幻 碑时 廿 卜 卜 间增加 到 ， 初 始 晶粒 平 均 的尺 寸增 加 为 卜 ， 晶 内 群 体 平 均 尺 寸 为 林 ， 片 的平 均 厚 度 为 脚 ， 如 图 在 相 同烧 结温 度 下 ， 随 着烧 结 时 间增 加 ， 初 始 晶粒 、 片 的平 均 厚度 和 晶 内 群体平 均尺 寸 都相 应 地 增 加 ， 并 且 以烧 结 时 间 的指 数形 式 广 ，其 中 增加 ’ 另外 ， 由于 合 金 中空 隙会 钉 扎 晶粒 ， 抑 制 晶粒 的生 长 ’ ， 因 而 在 相 同烧 结温 度 下 ， 虽 然析 出 相 的驱 动 力是 等 同的 ， 但 保温 时 间增 加 ， 合 金 的空 隙度 降低 ， 有 助 于 晶粒快速 长 大 ， 从而 会 相应 地 增 加钦合 金 的 强 度 ， 但 塑 性 降低 热 等静 压 处 理对 组 织 的影 响 图 为氢 化一 脱氢 合 金粉 末 包 套 热等 静压 处 理 ， 组 织 为等 轴 的 ， 且 极 为细 小和 均 匀 ， 其 直 径 为 林 图 为 ℃ 预烧 结后 热等静 压 处 理 ， 样 品 的组 织 几 乎 为等 轴 的 ， 有 少量 的 片 ， 但 是 群体 尺 寸 和 片 的 宽度都很 小 ， 约 几个 微 米 ， 原始 的 晶界 消失 图 为 ℃ 预烧 结后 热等静压 处理 ，样 品保 留原始 晶粒 ， 但 是 尺 寸变 小 ， 仅 为 脚 ， 相 组 织 的 形 态 由原 来 的长 条 状变 成 短 而 较 粗 的 棒状 或 粒状 ， 整 个合 金 基 体 为细 小 的 网篮 组 织 ， 同 时 压 力 的作 用 使得 原始 组 织 中 的缩 松 等 组 织 缺 陷被 弥合 ， 组 织 明显 致密 化 图 为 ℃ 脱 脂 坯 直 接热 等 静压 处 理 ， 组 织 几 乎 为 相 ， 无 晶 粒 出现 ， 但 是 空 隙很 多 这 主 要 由于 热 等静 压 对 那 些存在 少 量 闭孔 的烧 结体 才有 致密化 的作用 ， 而 脱 脂 坯 在 低温 预 烧 结 时 ， 空 隙均 为开 孔 ， 热 等 静压 处 理 的效 果 不 明显 合 金 的 力学性 能 合 金 的力 学 性 能如 表 所 示 在 真 空烧 结 条 件 下 ， 随着烧 结 时 间增 加 ， 空 隙 减 少 ， 组 织 中原 始 晶粒 粗 大 ， 拉 伸 性 能增 加 ， 塑 性 变 化 不 明显 这 主 要 由于 空 隙对 拉 伸 性 能 的影 响 系 数 大 于 组 织 中 晶粒 、 群体和 片 的影 响 ， 所 以当保温 时 间 延 长 ， 空 隙度 减 少 ， 拉伸强度增加 ， 塑性先 出现 一 个极 大 值 后 急剧 降低 因 此 ， 合 适 的保温 时 间为 比较 经 过 热 等 静 压 处 理 后 合 金 的 力 学 性 能 指 标 可 以看 出 ， 拉 伸 强度 和 塑 性都有 明显 提 高 ， 这 与 组 织 缺 陷 的弥 合 和 晶粒 细 化 有直 接 关 系‘回 因为在拉 伸 过程 中 ， 组 织 中缺 陷 比如 空 隙 、 夹 杂 等 容 易引起 试 样应 力集 中 ， 常常成 为拉伸 断裂 的 根源 ， 同 时 晶粒 细 化 ， 会 相 应 增 加 拉伸 强度 和 屈 服 强度 另外 ， 不 同预烧 结温度 样 品经 相 同热 等 静 压 处 理 时 ， 强度 和 塑性有 较 大 差值 低 温 预烧 结经 热 等静 压 处理 ， 强度较低 ， 但 是延性较 高 而