新型高強韌鈦合金的粉末熱等靜壓規律研究

盧正冠，馬英杰，徐 磊，趙洪澤，李一平

(中國科學院金屬研究所，遼寧 沈陽 110016)

粉末冶金熱等靜壓(powder metallurgy hot isostatic pressing, PM-HIP)技術包括高潔凈預合金粉末制備技術、模具包套設計技術和熱等靜壓技術等。該工藝制備的結構件致密度高、強度好，被看作是精密鑄造的升級版[1,2]，尤其在特種結構件的制備方面，有望替代鑄造、鍛造等傳統工藝。PM-HIP技術首先被美國應用在航空航天飛行器發動機零件的制備上，隨后美歐俄等將該技術應用于石油和天然氣、核能、海洋等領域[3-5]。我國對PM-HIP技術的研究主要集中在航空航天、海洋工程等領域，并且部分技術已經達到國際先進水平。

海洋工程和裝備是人類探索海洋的基礎。球形耐壓結構是海洋工程裝備中常見的耐壓載體，兼顧了耐壓能力和空間利用率，是探索海洋的重要結構之一[6-8]。美國著名的伍茲霍爾海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)更是將球形殼體的成形作為新一代阿爾文號(Alvin)的重要技術難題[9]。目前，各個國家在球形載人艙的材料選擇上多采用鈦合金。鈦合金具有良好的耐腐蝕性，能夠長期抵抗海水沖蝕[10]。

為滿足我國深海探測選材需要，中國科學院金屬研究所開展了PM-HIP制備高強韌鈦合金的研究工作。PM-HIP成形工藝具有不同于其他成形工藝的特點，對合金成分也有不同的要求, 可通過調整合金元素比例提高鈦合金的強韌性匹配。采用粉末冶金熱等靜壓技術還能夠減少鈦合金耐壓結構的焊接位置，實現一體化成形。本研究采用無坩堝感應……