Ti-Mo吸气材料注射成形脱脂及烧结工艺的研究

【摘要】Ti-Mo合金非蒸散型吸气材料是吸气剂领域内新研制出的一种具有高机械强度、大吸气量的功能材料,广泛应用于长寿命、高性能、强稳定性的电子真空器件当中。但由于其制备技术的落后,不能完全满足相关制品小型化、精密化、工程化批量生产的应用要求。本文选择金属粉末注射成形技术制备Ti-Mo合金吸气材料,利用SEM、XRD、DTA-TG、孔隙率、比表面积、碳含量等分析测试方法,研究及优化了溶剂脱脂、热脱脂、烧结三个环节的工艺参数,具体内容如下：首先,在溶剂脱脂环节中,研究及优化了装载量、脱脂溶剂、脱脂温度、脱脂时间四个工艺参数。研究结果发现,装载量为40%的样品的粘结剂与金属粉末配比最为合适,孔隙率和比表面积最大；三氯乙烯试剂对可溶性粘结剂的脱脂效果最佳,脱脂率、孔隙率以及比表面积结果最理想；60℃、脱脂6h后的样品的脱脂率、孔隙率以及比表面积结果最佳。以最佳工艺参数制备的溶剂脱脂样品为后续热脱脂环节提供了有利条件。其次,研究及优化了热脱脂工艺升温速率和保温时间两个参数。研究结果发现,在220℃至520℃的热脱脂温度范围内,随着升温速率的加快,碳含量逐渐升高,而较低的孔隙率、比表面积和较高的碳含量均会降低样品的吸气性能；保温时间为20min时,吸气性能、孔隙率、比表面积均最大,但碳含量随保温时间逐渐降低,至20min以后趋于稳定。然后,研究及优化了Ti-Mo注射成形样品烧结工艺中烧结温度与保温时间两个参数。研究结果发现,在750℃至900℃范围内烧结样品的吸气性能要高于热脱脂阶段680℃预烧结的样品；材料吸气性能在750℃至800℃烧结时达到最佳,继续提高烧结温度,材料致密度提高,吸气性能下降；而烧结保温时间过短,颗粒间结合强度低,时间过长则致密度提高,保温10min时孔隙率、比表面积最佳,吸气性能最好。与热脱脂相比,烧结后的材料碳含量进一步降低。最后,与传统制备工艺-模压法、涂覆法相比,本实验所选用的金属粉末注射成形工艺制备出的Ti-Mo吸气材料的吸气性能最好,体现出在批量生产等诸多方面的工艺优势。
【作者】李洋；
【导师】毛昌辉；
【作者基本信息】北京有色金属研究总院，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】Ti-Mo合金非蒸散型吸气材料；金属粉末注射成形；溶剂脱脂；热脱脂；烧结；吸气性能；

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