热挤压和旋锻粉末冶金纯钛的组织和力学性能

钛由于化学性质稳定、耐高温、耐低温、抗强酸，具有高强度、低密度、良好的压力加工性能和低温下无脆性等优点，被广泛应用于航天航空、航海、化学工业、生物医学、信息技术、交通、建筑等各个领域。钛耐腐蚀性能强，高温下抗蠕变性能好，外表美观，在生物医学和航天航空领域中是必不可少的材料，但是合成工艺复杂、成本高，需要简化工艺、降低成本才能被更广泛的应用。 

    钛的体材料合成工艺有很多，例如铸造成形、粉末冶金成形。钛的熔炼、加工和提取十分困难，使得钛材料在应用中受到限制，而熔炼铸造法对钛材料的利用率不高，无形中提高了钛合金的生产成本。为了打破瓶颈，可采用新型粉末冶金技术，该技术可以使材料有特殊的结构和优异的力学性能，而这些性能是其他方法无法获得。从力学性能上看，粉末冶技术可以最大限度地减少合金成分偏析，消除粗大、不均匀的铸造组织，得到优异的力学性能；从经济上看，粉末冶金技术的工艺简单，生产后不需要机加工或只需很少的机加工，这样可以大大提高利用率，降低了材料的生产成本。但是该方法也有不易克服的缺点，例如产品的相对密度低，应力分布不均匀等，这些缺点会影响产品的力学性能。冷挤压、温挤压、锻造等工艺技术可以细化晶粒，提高相对密度，使金属具有良好的力学性能并且延长使用寿命。热挤压工艺是一种先进的塑性加工方法，利用挤压机上挤压杆传递高压，对封闭在挤压筒中的原料进行挤压，形成与模具形状相同的制品，具有提高金属变形能力，制品综合质量高，产品范围广等优点。旋转锻造是一种用于棒料、管材或线材精密制造的渐进净成形工艺，且是一种局部而连续、无屑且精密的金属成形加工工艺。钛及钛合金是难变形金属，价格昂贵，因此对高要求的钛管、钛棒、钛型材材料而言，采用粉末冶金技术配合热挤压及旋转锻造是最有发展前途的生产方法。 

    本文利用粉末冶金技术加热挤压及旋转锻造制备钛棒。先将钛粉挤压成块状，烧结成形，再利用热挤压、旋锻工艺最终合成棒材。对钛棒进行力学性能测试、显微硬度测试、金相组织分析、断口分析，通过建立制备工艺与力学性能的关系来探索一条制备钛材的新路。 

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