钛合金流动温压成形工艺及模具设计

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1、目录1绪论11.1研究的目的和意义11.1.1传统工艺的应用及将要采用的方法11.1.2金属注射成形(MlM)21.1.3激光成形技术21.1.4温压成形技术31.1.5温压工艺的技术特点：41.2国内外发展现状51.2.1温压工艺的形成和发展51.2.2产业化发展71.3小结82钛合金性能研究82.1钛及钛合金定义、分类、特点及应用82.1.1定义82.1.2分类82.1.3应用92.1.4钛合金的特点102.2钛合金的品种和性能102.2.1一些常用钛合金牌号102.2.2钛合金的优缺点102.2.3钛合金的组

2、织和性能113工艺设计123.1工艺流程总体分析123.1.1工艺的核心技术123.1.2钛粉123.1.3润滑剂143.1.4温压温度和压力的选择153.1.5温压过程的致密化163.1.6模具加热装置：183.2其它粉末冶金工艺分析193.2.1粉末冶金制品的基本生产工艺193.2.2传统粉末冶金工艺193.2.4粉末锻造213.2.5温压工艺213.3工艺流程设计233.3.1工艺流程拟订233.3.2工艺说明243.4工艺的优点274模具的设计274.1零件总体结构分析274.2压力机274.3余量和公差2

3、94.4型腔的确定294.4.1模具尺寸放大率的计算294.4.2确定压坯尺寸和公差314.4.3模具线膨胀计算314.4.4顶出机构设计334.5模具装配图极其零件设计334.5.1模具装配图设计334.5.2重要模具零件材料选择344.5.3下模354.5.4上模365总结38参考文献39致谢411绪论钛及钛合金由于密度低、比强度高、屈强比高、良好的塑韧性、耐腐蚀性好等优点，在军工、民用等领域具有广阔的应用前景，其性能及制造技术水平直接影响到这些领域的发展和水平的提高[1]。扩大钛合金市场的瓶颈是钛的提取、熔炼

4、、机加工很难，从而导致生产成本高。钛锭的生产成本约为同重钢锭的3O倍、铝锭的6倍，其中从矿石到镁还原制取海绵钛的成本约为制取同重铁的2O倍[2]。目前，每吨工业纯钛的成本约为7．5～10$／kg，而航空航天用钛合金的生产成本更是高达4O$／kg。降低成本主要是降低工业纯钛生产成本和钛及钛合金的制造加工成本[3]。为了降低钛合金的成本，国外大力发展钛合金无切削、少切削的近净形工艺。1.1研究的目的和意义1.1.1传统工艺的应用及将要采用的方法制造钛合金部件目前主要有3种方法：①传统的锻造材料加工；②铸造；⑧粉末冶金。

5、用锻造进行材料加工，其材料性能优良，但浪费大，加工量大，成本高，且难获得形状复杂的产品；铸造可获得形状复杂的净形或近净形产品，成本较低，但铸造过程中材料的成分偏析、疏松、缩孔等缺陷难以避免，材料性能较低[4]。钛合金的粉末冶金技术则克服了这2种方法的缺点，同时兼有它们的优点。因而国内外科研者在粉末冶金技术制备钛合金上开展了很多工作。用粉末冶金方法制成的金属钛和钛合金。钛的化学活性大，易受气体和坩埚材料等的污染，因此高质量钛粉末主要是在真空或高纯惰性气体保护下采用离心雾化制粉工艺来生产[5]。制品的成形一般不加粘结剂

6、，坯料必须在真空中烧结。20世纪40年代末，首先开展了以海绵钛粉末为原料的压制烧结工艺的研究。但该工艺生产的产品性能尚不能满足航空部门的要求，主要用于制造化工、轻工、冶金、海洋开发等部门所需的耐蚀、过滤等零件。其中获得工业生产应用的第一种产品是钛多孔过滤材料。60年代中期，开始发展以旋转电极法制取钛的预合金粉末和热等静压致密化的工艺。用此工艺生产的制品的静态力学性能与熔炼加工制品相当，但显著地减少了切削加工，提高了材料的利用率，开始用于航空工业中。至70年代末，钛粉末冶金制品在耐蚀和航空方面的应用获得较快的发展。中

7、国70年代初开始进行钛粉末冶金工艺及制品的研究，钛金属阀门、轴套、多孔管和板、钛－碳化钛耐磨材料以及钛钼耐蚀合金等均已工业生产。70年代末期，开展了离心雾化制取高质量钛合金粉末及热等静压成形工艺的研究。1.1.2金属注射成形(MlM)金属粉末注射成形(MIM)技术作为一种近净成形技术，可制备高质量、高精度的复杂零件，被认为是目前最有优势的成形技术之一。用MIM法制造钛及钛合金近净形零件，可大幅降低加工费用。据估计，目前全世界钛的MIM部件的生产量为每月3～5t[6]。随着制备钛粉工艺的改进和粉末成本的降低，钛合金注

8、射成形件的生产量呈增长趋势。日本最早采用MIM技术生产一种钛合金运动夹板。现在最大的钛粉末注射成形的生产厂是日本Injex，每月生产约2～3t。钛的MIM产品已在高尔夫球头、自动汽车、医疗器械、牙科植入体及表壳表带等方面获得应用。日本HitachiMetalPrecision公司和Casio计算机公司制作的钛合金表壳在1999年国际粉末冶金会议上获得MIM优