tc4的烧结温度

烧结温度范围的测定

1、 概念

陶瓷坯体在烧结过程中，坯体的气孔率逐渐减少，坯体的密度不断增大，最后达到坯体气孔率最小，密度最大时的状态称为烧结。

烧结时的温度称为烧结温度，若继续升温，坯体开始变形、软化、过烧膨胀。烧结温度和开始过烧温度之间的温度范围称为烧结温度范围。

2、测定方法及测量仪器

将试条放入烘箱内，在105~110℃下烘干至恒重。在干燥器内冷却至室温后备用。在天平上称取干燥后的试样重。称取饱吸煤油后在煤油中试样重。饱吸煤油后在空气中的试样重。将称好重量的试样放入105~110℃烘箱内排除煤油，直至将试样中的煤油排完为止。

按编号顺序将试样装入高温炉中，装炉时炉底和试样之间撒一层薄薄的煅烧石英粉或Al2O3粉。装好后开始加热，并按升温曲线升温，按预定的取样温度取样。

在每个取样温度点保温15min，然后从电炉内取出试样迅速地埋在预先加热的石英粉或Al2O3粉中，以保证试样在冷却过程中不炸裂。冷至接近室温后，将试样编号，取样温度记录于表中，检查试样有无开裂、粘砂等缺陷。然后放入105~110℃烘箱中烘至恒重。取出试样放入干燥器内，冷却至室温。将试样分成两批，900℃以下为第一批，测定其饱吸煤油后在煤油后在空气中重，900℃以上的试样为第二批，测定其饱吸水后在水中重及饱吸水后在空气重，计算公式：

烧后气孔率= ×100%

式中： G0——烧后试样在空气中重，g；

G1——烧后试样在煤油（水）中重，g；

G2——烧后样饱吸煤油（水）后在空气中重，g。

按上述公式算出各温度点的结果后，以温度为横座标，气孔率和收缩率为纵座标，画出收缩率和气孔率曲线，并从曲线上确定烧结温度和烧结温度范围。

122科学技术S

cience and technology

钛合金粉末注射成型烧结工艺对性能的影响

张新房，孙明峰，钟承盛

（深圳市泛海统联精密制造股份有限公司，广东 深圳 510000）

摘 要：本文通过试验研究了烧结温度、持温时间对钛合金(Ti6Al4V)工件致密化和性能的影响；试验使用高真空金属炉进行烧结，研究结果表明,在1250℃（炉设定温度）持温2小时，工件获得较高的致密化和力学性能，在同样的烧结温度下持温时间太短则工件无法获得高的致密化，持稳时间太久晶粒会有粗大现象随之力学性能略有下降。关键词：钛合金；分压烧结；晶界扩散中图分类号：TF124.39󰀃󰀃文献标识码：A󰀃󰀃󰀃文章编号：11-5004（2021）08-0122-2󰀃

收稿日期：2021-04作者简介：张新房，男，生于1980年，重庆人，本科，研究方向：粉末冶金。钛合金是20世纪中期发展起来的一种重要金属，由于其具

有密度低、比强度高、耐蚀性好、耐热性高、无磁、焊接性能好

等优良性能，广泛应用于航空航天、汽车、生物工程（良好的相

容性）、手表、体育用品、环保等领域，但是钛及钛合金的机加

工性能差，制造成本高，限制了其工业化应用，特别是在复杂零

件上。粉末注射成形（Powder󰀃Injection󰀃Molding，简称PIM）技术

是当今国际粉末冶金领域发展最快，被誉为当今最热门的零部

件制备技术。该技术是传统粉末冶金成形技术与塑料注射成形

技术相结合的产物，不仅具有常规粉末冶金工艺的工序少、无切

削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺

材料密度低、材质不均匀、机械性能低、不易成形薄壁、复杂结

构件的特点，在制备几何形状复杂、组织结构均匀、高性能的近

净成形产品方面，尤其具有优势。通过钛合金粉末注射成形工艺

可实现传统工艺不能获得的几何形状、力学性能及产品精度等;

但钛金属活性很高，容易与碳、氧和氮等反应，生成TiC、TiO2、

TiN󰀃等化合物，使烧结密度难以提高，力学性能得不到改善。

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现有规格：

1. TC4 交货状态：锻造、铸态、退火态、固溶态、时效态等等；

2. TC4 外观状态：黑皮态、车光态、磨光态、酸洗态；

3. TC4 尺寸规格：公称尺寸、公差范围、定尺、不定尺、标准尺寸；

4. TC4 质量标准：GB、HB、GJB、AMS、GB/T、ASTM、ASME、JIS、JS、DIN、EN其它；

5. TC4 产品分类：棒材| 管材| 带材| 丝材| 法兰| 板材| 环件| 圆饼|锻件|焊丝，可根据客户要求.

6. TC4 订货量；

7. TC4 交期。

TC4钛合金抗拉强度：

基于扩散焊温度需求及超塑性成形扩散焊接时材料的应变速度区间，将实验温度和拉伸速度选择如下： 拉伸温度(℃)：850880、900、920；

应变速率：0.001s、0.0001s、0.00001s。

不同温度条件下TC4钛合金应力应变曲线图，在室温条件下，挨近1200Mp的拉伸应力取得挨近0.1的应变；在温度到达300℃时，950Mp左右的应力可以取得0.1的应变；在温度超过600℃时，塑性显着改进，不到600Mp的拉应力条件就可以取得挨近0.1的应变；在温度到达700℃时，400Mp的应力就可以取得0.1的应变；在800℃的情况下，TC4板件的塑性已经十分优秀，不到100Mp就可以取得0.1的应变。金属资料的塑性变形是通过滑移和孪生进行的，塑性变形中位错密度的升高导致了加工硬化的出现，位错密度越大导致了塑性变形越难进行，所以加工硬化率越大。温度越高，能参与到塑性变形的滑移面增加，且随着温度的上升，原子的迁移能力增强，位错的运动能力得以改进，这都使资料塑性改进，一起在高温区间，晶界滑移和分散蠕变使塑性进一步改进。不同拉仲条件下TC4钛合金显微组织图，显现断面典型的脆性开裂，显现开裂处没有缩颈现象。显现开裂试样开端出现缩颈现象，开裂开端由脆性开裂向塑性开裂改变。而当温度升到700℃时，是显着的塑性变形，显现显着的缩颈，700℃100倍和400倍显微安排图图4不同温度热拉伸条件下的TC4钛合金显微安排(d)还显现安排和图4(b)和图4(c)比较有显着的细化，这应是材料发作再结晶现象，进一步改善了塑性。而当温度上升到800℃时，在试验的拉伸条件下，晶界滑移和分散蠕变开端变得显着，因此断面安排晶粒界面不清晰。

烧结温度调节方法谈

烧结温度的调节简单的说就升降每个温区区的温度，但是关键的就是调节温区的选择，升降的选择以及升降幅度的选择，下面就根据本人经验发表一下对烧结温度调整的看法，希望能起到抛砖引玉的作用。

一．调节烧结温度时机的选择

需要我们调节烧结温度的时候也就是电池的电性能和外观出现异常的时候，所以我首先要做的就是对测试结果的观测和分析。其实我们主要观察的就是 FF的变化，FF的好坏在一定程度上反映了欧姆接触的好坏，如果此时填充因子不理想，看看串联电阻，并联电阻以及反向电流的情况，如果这些值不理想，那么有可能烧结温度调节不到位，此时我们可以考虑调节烧结温度来改善电池的电性能。

二．烧结温度温区的选择

我们的烧结炉分为9个区，前三个区是烘干区，主要完成浆料中有机成分的挥发，后六个区主要完成背场和正面的烧结，背场主要是铝浆到铝金属的转变和硅铝合金的形成，也可以说有硅铝欧姆接触的形成，正面是银浆到银金属的转变和银硅合金的形成，我们烧结的关键是银硅的欧姆接触，因为银的功函数较高，和铝相比，较难以和硅形成欧姆接触，所以当我们选择温区的时候，如果出现弓片，铝珠和鼓包问题，首先可以选择降低8区和9区的温度，同时结合4，5和6区的温度，如果仅仅是电性能的异常，就主要选择调节8区和9区的温度，7区的温度配合着调节。

三．烧结温度升降的选择

烧结温度调节最关键的，最难把握的就是升降的选择，该升温的时候就不能降温，何时升温何时降温需要一定的经验和技巧，两者要结合，这样才能更好的把握温度的调节，怎样判断升温还是降温主要还是根据测试的结果。

烧结是有欠烧和过烧的说法的，每一批片子都有一个最佳烧结点，当温度超过或者低于最佳烧结点的温度的时候，片子都是没有达到我们的理想烧结要求的，欠烧时欧姆接触没有完全形成，串联电阻会偏大，填充因子偏低，过烧时银硅合金消耗太多银金属，银硅合金层相当于隔离层，阻止了载流子的输出，也会增加接触电阻，降低填充因子。因为欠烧和过烧的一个相似的表现就是串联电阻偏大，填充因子偏低，如果仅仅根据这个表现我们还不能决定时降温还时升温，此时最好的办法时参考并联电阻和反向电流，因为在过烧时会导致更多的杂质驱入到pn结附近，增加了局部漏电的几率，这样并联电阻会偏小，反向电流偏大，但是这也不是绝对的，因为当银浆污染和边缘刻蚀不足时也有可能出现这种情况，其实这个时候也可以参考一下短路电流，温度过高时表面复合的几率又大一些，短路电流会小一些，这也可以作为调节温度的一个参考点。