新型高强韧钛合金的粉末热等静压规律研究

卢正冠，马英杰，徐 磊，赵洪泽，李一平

(中国科学院金属研究所，辽宁 沈阳 110016)

粉末冶金热等静压(powder metallurgy hot isostatic pressing, PM-HIP)技术包括高洁净预合金粉末制备技术、模具包套设计技术和热等静压技术等。该工艺制备的结构件致密度高、强度好，被看作是精密铸造的升级版[1,2]，尤其在特种结构件的制备方面，有望替代铸造、锻造等传统工艺。PM-HIP技术首先被美国应用在航空航天飞行器发动机零件的制备上，随后美欧俄等将该技术应用于石油和天然气、核能、海洋等领域[3-5]。我国对PM-HIP技术的研究主要集中在航空航天、海洋工程等领域，并且部分技术已经达到国际先进水平。

海洋工程和装备是人类探索海洋的基础。球形耐压结构是海洋工程装备中常见的耐压载体，兼顾了耐压能力和空间利用率，是探索海洋的重要结构之一[6-8]。美国著名的伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)更是将球形壳体的成形作为新一代阿尔文号(Alvin)的重要技术难题[9]。目前，各个国家在球形载人舱的材料选择上多采用钛合金。钛合金具有良好的耐腐蚀性，能够长期抵抗海水冲蚀[10]。

为满足我国深海探测选材需要，中国科学院金属研究所开展了PM-HIP制备高强韧钛合金的研究工作。PM-HIP成形工艺具有不同于其他成形工艺的特点，对合金成分也有不同的要求, 可通过调整合金元素比例提高钛合金的强韧性匹配。采用粉末冶金热等静压技术还能够减少钛合金耐压结构的焊接位置，实现一体化成形。本研究采用无坩埚感应……