Потенціял виробництва титанових стопів методом інжекційного формування металу з використанням різних порошкових сировин

О. М. Івасишин$^{1}$, Д. Г. Саввакін$^{1}$, О. Д. Рудь$^{1}$, Д. В. Оришич$^{1}$, І. М. Кір'ян$^{1}$, А. М. Лахник$^{1}$, В. І. Бондарчук$^{1}$, Б. Кроноветтер$^{2}$, Ю. І. Торба$^{3}$, В. Г. Манжос$^{3}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$KRONOWETTER Kunststoff- und Metalltechnik GmbH, Gewerbestrasse 32, Mitterfelden, D-83404 Germany
$^{3}$АТ "ІВЧЕНКО-ПРОГРЕС", вул. Іванова, 2, 69068 Запоріжжя, Україна

Отримано: 16.06.2025; остаточний варіант - 01.07.2025. Завантажити: PDF

Леґований порошок складу Ti–6Al–4V та суміш порошків TiH2 + Al–V (складу Ti–3Al–2V) було порівняльно досліджено з метою оцінки умов, що забезпечать формування гідної мікроструктури та характеристик титанових виробів за технологією інжекційного формування порошків. Досліджено еволюцію мікроструктури на стадіях компактування порошків із органічною зв’язкою, видалення зв’язки та вакуумного спікання порошкових компактів під час їхнього перетворення в масивні титанові стопи. Після видалення зв’язки спікання порошків розпочинається за температури у 800°C; водночас заготовки на основі гідриду Титану TiH2 після дегідрування демонструють більш активне спікання завдяки корисному впливу Гідроґену як тимчасового леґувального елементу. Стопи із схожою однорідною мікроструктурою та малим вмістом залишкових пор (6%) сформовано в об’ємі обох спечених порошкових заготівок, в той час як їхні поверхневі шари містили дисперсні частинки оксикарбідів Ti–O–C, що утворилися в результаті реакції залишків зв’язки та титанової матриці. Присутність оксикарбідів є корисною для підвищення поверхневої твердости та показників стійкости щодо зношування; проте, це вимагає оптимізації режимів видалення зв’язки. Твердість спечених стопів (304–308 HV) уможливлює рекомендувати технологічні підходи на основі інжекційного формування металевих порошків для одержання титанових виробів з достатніми механічними характеристиками.

Ключові слова: технологія інжекційного формування металевих порошків (MIM), титанові стопи, порошок, зв’язка, спікання, мікроструктура, механічні характеристики.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i08/0891.html

PACS: 61.43.Gt, 61.72.Dd, 61.72.Ff, 81.05.Bx, 81.20.Ev, 81.20.Hy, 83.50.Uv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. G. Lutjering and J. C. Williams, Titanium (Springer: 2007).
  2. Titanium Powder Metallurgy: Science, Technology and Application (Eds. Ma Qian and F. H. Froes) (Elsevier: 2015).
  3. R. M. German, Handbook of Metal Injection Molding (Ed. D. F. Heaney) (Woodhead Publishing: 2012), p. 1.
  4. F. T. Teferi and A. A. Tsegaw, Advances of Science and Technology (Ed. M. L. Berihun) (Springer: 2022), p. 309.
  5. I Putu Widiantara, Rosy Amalia Kurnia Putri, Da In Han, Warda Bahanan, Eun Hye Lee, Chang Hoon Woo, Jee-Hyun Kang, Jungho Ryu, and Young Gun Ko, Materials, 16, Iss. 6: 2516 (2023).
  6. S. Dong, G. Ma, P. Lei, T. Cheng, D. Savvakin, and O. Ivasishin, Adv. Powder Technol., 32, Iss. 7: 2300 (2021).
  7. B. Wang, D. Savvakin, and O. Ivasishin, Mater. Sci. Eng. A, 808: 140908 (2021).
  8. Materials Properties Handbook: Titanium Alloys (Eds. R. Boyer, G. Welsh, and E. W. Collings) (ASM International: 1994).
  9. www.polymim.com
  10. O. M. Ivasishin, D. G. Savvakin, M. M. Gumenyak, and A. B. Bondarchuk, Key Eng. Mater., 520: 121 (2012).
  11. M. Qian, Int. J. Powder Metallurgy, 46, Iss. 5: 29 (2010).
  12. O. M. Ivasishin, D. G. Savvakin, O. D. Rud, D. V. Oryshych, I. M. Kirian, A. M. Lakhnik, V. I. Bondarchuk, B. Kronowetter, Yu. I. Torba, and V. G. Manzhos, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 47, No. 4: 391 (2025).
  13. D. Zuili, V. Maurice, and P. Marcus, J. Electrochem. Soc., 147: 1393 (2000).
  14. X. Zhang, H. Deng, S. Xiao, Z. Zhang, J. Tang, L. Deng, and W. Hu, J. Alloys Compd., 588: 163 (2014).