两种模具材料对热等静压TC4显微组织的影响
叶呈武王琪李圣刚
郎泽保
（航天材料及工艺研究所，北京100076）
贾文军
文摘研究了A3钢和GH1131高温合全两种材料作为模具对TC4钛合金HIP组织的影响。结果表明在HIP过程中，A3钢模具对有效应力传递的阻碍作用较大，设计HIP用A3钢模具时应避免深型腔结构， GH1131模具对有效应力传递的影响较小。受元素互扩散的影响，两种模具材料在HIP过程中均污染了TC4 材料表面，A3钢模具对合金的影响层较薄，但使材料形成了波浪形的粗糙表面GH1131对成形材料的影响层厚度>100μm。为了获得高精度的无污染表面，TC4合金HIP净成形时两种模具均需要进行表面处理，形成与 TC4兼容的保护层。
关键词热等静压，钛合金，模具，显微组织
Effect of Two Die Material on Microstructure of Hiped TC4 Alloy
YeChengwu
WangQi
Li Shenggang
Jia Wenjun
LangZhebao
(Aerospace Research Institute of Materials & Processing Technology,Bejing100076)
Abstract The effect of mild-carbon steel and high-temperature alloy GH1131 on the microstructure of HIPed TC4 alloy was studied. The results show that mild-carbon steel die prevents the transfer of the stress for densification of TC4 during the process of HIP, different from the GH1131 die. When the die is designed,the deep cavity structure should be avoided for the mild-carbon steel. Due to the interdiffusion of elements,the alloy surface is contaminated by both of the die materials. Although the thickness of the boundary between TC4 and mild-carbon steel is slim,the alloy surface is coarse with the wave-like morphology. And the thickness of the boundary between TC4 and GH1131 is raised to more than 100 μm. In order to gain the clean and smooth material surface,the die cavity surface must be treated to form a protect layer compatible with TC4.
Key wordsHIP,Titanium Alloy,Die,Microstructure
0引言
高性能构件的热等静压（HIP）净尺寸成形是目前发展的热点。早期钛合金HIP净尺寸成形是为了提高材料利用率，降低制造成本，陶瓷等高温强度较高的材料作为成形时的模具，在HIP工艺过程中基本不发生变形，保证成型构件的精度要求。近年来，在粉末HIP致密化机理研究的工作基础上[1-3]，法国、美国等开展了以金属作为HIP模具，精确计算模具与粉末的协调变形过程，已获得高质量净尺寸成形构件(4-6)。
本文选择了两种材料作为TC4合金HIP的模具，分析和讨论了模具材料对TC4钛合金HIP组织的影响。
1试验
PREP法制备球形TC4预合金粉，热等静压包套为2mm厚低碳钢，包套内组装模具，模具材料分别为A3钢和GH1131高温合金，外形尺寸为50mmx30 mmx20mm，中心预留d20mm型腔，模具的组装形式如图1所示，粉末振实后，真空除气，封焊，热等静压。最高热等静压温度920℃，最高压力120MPa，保压时间2h，随炉冷却。热等静压后对剖试样，测量模具型腔尺寸变化，从型腔中间（C1C2）、边缘（B1， B2)和模具外区域（01)5处取样，进行光学显微镜、扫描电镜观察和能谱分析，扫描电镜加速电压20 kV。
收稿日期：2011-1126
作者简介；叶呈武，1979年出生，主要从事粉末冶金材料与工艺技术研究。E-mail：chengwu.yea@163.cor
宇航材料工艺http://www.yhclgy.com2012年第4期万方数据
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