塑料螺栓的注塑模具設計

塑料螺栓的注塑模具設計,塑料螺栓的注塑模具設計,塑料,螺栓,注塑,模具設計  任 務 書 1． 背景： 在高分子材料加工領域中，用于塑料制品成形的模具稱之為塑料成形模具，簡稱塑料模。本畢業(yè)設計所涉及的塑料螺栓注塑模具設計，通過對零件結構進行工藝分析和材料的選擇、注射機的選擇、成型零部件的尺寸計算、澆口的設計、脫模的過程分析和設計等步驟，確保設計的模具工作運行可靠。 該課題的設計要求通過基于CAD技術的注塑模具，在設計過程中掌握模具設計的一般規(guī)律，對于運用現代CAD技術進行模具設計進行研究和應用，完成塑料螺栓注塑模具設計。所設計塑料螺栓注塑模具要能滿足模具工作狀態(tài)的質量要求，使用時安全可靠、便于維修，在注塑成型時要有較短的成型周期，成型后有較長的使用壽命，具有合理的模具制造工藝性。 2． 內容和要求： 1、查閱文獻資料，撰寫 開題報告，外文翻譯約4000字； 2、通過查閱相關資料，針對所給工件的結構特點完成對模具的總體設計方案的確定； 3、注塑機的選擇； 4、合模機構的設計； 5、流道系統設計； 6、冷卻系統設計； 7、工件頂出機構設計； 8、繪制總裝圖及主要零件圖，不少于2張A0圖紙； 9、編寫設計說明書，字數不少于2萬字，參考文獻不少于15篇，其中外文文獻不少于2篇。 3．主要參考文獻： [1] 周斌興，塑料模具設計與制造實訓教程[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2006. [2] 葉偉昌，機械工程及自動化簡明設計手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2004. [3] 葉久新，王群，塑料成型工藝與模具設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2002 . [4] 付偉，范士娟，張海，注塑模具設計中澆口位置和結構形式的選用[J]. 工程塑料應用, 2007,35(10):60-63. [5] 黃虹，塑料成型加工與模具[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2002. [6] 李大鑫，張秀錦. 模具技術現狀與發(fā)展趨勢綜述[J].模具制造,2005,9(1):1-4. [7] 邢邦圣，陶曉巍.現代CAD技術及其應用[J].煤礦機械,2002,3(1):2-4. [8] 王春香,基于實例的注塑模具CAD/CAE關鍵技術應用研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學,2008. [9] Vahid Shaayegan, Guilong Wang, Chul B. Park. Study of the Bubble Nucleation and Growth Mechanisms in High-Pressure Foam Injection Molding through in-situ Visualization[J]. European Polymer Journal, 2015. 12（21）:96-102. [10]Yongrak Moon, Sung W. Cha, Jung-hwan Seo. Bubble Nucleation and Growth in Microcellular Injection Molding Processes[J]. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 2008, 47(47):420-426. [11] 李德群, 肖祥芷. 模具CAD/CAE/CAM的發(fā)展概況及趨勢[J]. 模具工業(yè), 2005(7):9-12. [12] 申長雨, 余曉容, 王利霞,等. 塑料注塑成型澆口位置優(yōu)化[J]. 化工學報, 2004, 55(3):445-449. [13] 馮炳堯，韓泰榮，蔣文森.模具設計制造簡明手冊[M]. 上海，上?？茖W技術出版社，2008. [14] 尹輝, 陸國棟, 王進,等. 注塑機合模機構分析及其發(fā)展趨勢[J]. 中國塑料, 2009(11):1-6. [15] 劉然. 注塑模具CAD型腔布局及流道系統的研究與開發(fā)[D]. 山東：山東大學, 2008. 4．進度計劃(以周為單位)： 第1周：調研實習，查閱文獻，查找相關資料； 第2周：明確課題任務，完成開題報告（含文獻綜合）； 第3周：翻譯外文文獻； 第4周：選擇合適的注塑機； 第5-6周：合模機構的設計； 第7-8周：流道系統設計； 第9-10周：冷卻系統設計及工件頂出裝置的設計； 第11周：編寫設計說明書； 第12周：繪制零件圖和工序圖； 第13周：整理設計（論文）資料，完善并提交設計（論文）成果； 第14周：預答辯、答辯。 教研室審查意見： 室主任簽名： 年 月 日 學院審查意見： 教學院長簽名： 年 月 日 開題報告 課題名稱 塑料螺栓的注塑模具設計 課題來源 社會生產實踐 課題類型 工程設計類 1．選題的背景及意義： 背景：隨著科學技術的快速發(fā)展，全球一體化的進程不斷加快，人們對生活的水平也提出了更新、更高的要求。汽車，家電，辦公用品，電子通信等行業(yè)的塑料制品需求量正在逐年增大，其內容也在不停的變化，從而促使模具制造業(yè)快速的發(fā)展。而模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè)，同時又是高新技術產業(yè)的重要領域。 塑料制品能夠在各行各業(yè)得到大規(guī)模的應用，是由于他們本身具有一系列的特點。塑料相對于金屬，密度小，絕緣性優(yōu)良，具有非常優(yōu)良的抗化學腐蝕性，其仍在不斷的開發(fā)與應用，并且隨著成型工藝的不斷成熟與發(fā)展，大大促進了塑料成型模具的開發(fā)與制造。注塑成型是現代塑料工業(yè)中的一種重要的加工方法，世界上注塑模的產量約占塑料成型模具總產量的50%以上。注塑成型能一次成型形狀復雜，尺寸精確的制品，適合高效率、大批量的生產方式，以及發(fā)展成為熱塑性塑料和部分熱固性塑料最主要的成型加工方法。 CAD技術的應用，使得設計人員在設計過程中，能充分發(fā)揮計算機的強大算術邏輯運算功能，大容量信息存儲與快速信息查找的能力，完成信息管理，數值計算，分析模擬，優(yōu)化設計和繪圖等任務。而設計人員則可以集中精力進行有效的創(chuàng)造性思維，從而更好地完成從設計方案的提出，評價，分析模擬，修改，直到具體設計實現的設計全過程。CAD技術從根本上改革了傳統的手工設計，繪圖，描圖，以及根據圖樣組織生產的落后情況。對于結構十分復雜的注塑模來說，CAD更顯示了巨大的優(yōu)越性。注塑模CAD應用的實際效果是：提高設計質量，縮短設計周期，產生顯著的經濟效益，使企業(yè)的競爭能力和應變能力得到大幅度提高。據調查表明，由于CAD技術的應用，資料收集，調研和設計工作量減少到原來的一半以下，繪圖工作量降低到原來的五分之一，而工作效率卻提高了３到５倍。我們可以充分認為，基于CAD技術的注塑模守望應用于推廣，對于傳統的注塑模設計是一次重大變革，它是至今以來最具有生產潛力的工具之一，也是未來模具行業(yè)繼續(xù)生存和發(fā)展的重要支柱。 意義：對塑料螺栓注塑模具采用CAD技術進行模具預處理設計、型腔設計、分型面設計、成型零件結構設計、型腔組件特征設計等，可以提高模具設計和制造的水平，縮短塑件研制周期，對注塑模技術的發(fā)展具有重要意義。利用三維CAD軟件進行模具結構設計，是從抽象的規(guī)則的二維機械制圖設計向形象的直觀的三維實體模型設計方法的轉變，加快了設計進程，縮短了設計周期，提高了設計方案的可靠度。尤其對于內螺紋零件，在設計注塑模具時便于進行脫模實驗，提高工作效率。 2．研究內容擬解決的主要問題： 研究內容： （1）確定塑料螺栓的結構形狀參數并進行工藝分析； （2）確定注塑機的型號參數、成型零部件的尺寸； （3）確定注塑模設計結構、模具零部件與機構設計、冷卻與排氣系統的設計、工件頂出機構設計； （4）確保設計的模具工作運行合理可靠； （5）運用CAD技術進行模具設計研究和應用； （6）通過公式及手冊校核模具是否滿足零件生產的質量要求及產量。 解決問題： （1）型腔數量主要是根據制品的質量、投影 面積幾何形狀制品精度批量以及經濟效益來確定。型腔數量確定之后，便進行型腔的排列，型腔的排列涉及模具尺寸、澆注系統的設計、澆注系統的平衡、鑲件及型芯的設計以及溫度調節(jié)系統的設計。分型面的確定：根據分型面的選擇原則-便于脫模，分型面應設置在塑件外形最大輪廓處。 （2）脫模是一個注塑模具成型循環(huán)中的最后一個環(huán)節(jié)。脫模對制品的質量有很重要的影響，脫模方式不當，可能會導致產品在脫模時受力不均，頂出時引起產品變形等缺陷。 （3）冷卻系統的設計。注射模的溫度是非常主要的參數，塑料熔體的固化定型、生產效率等都受其影響； （4）查閱與注塑工藝以及模具的相關手冊，根據內螺紋加工的特點以及整體旋蓋的特點，確定注塑模具結構，并選取所用各部件的規(guī)格； （5）采用UG軟件完成模具的各零部件的設計和裝配，避免零部件之間的干涉和碰撞，驗證了結構和尺寸的合理性。 3．研究方法技術路線： （1）對塑料制件圖的分析和消化 在進行模具設計之前，首先對制件圖或實樣進行詳細的分析和消化，了解塑件的用途及性能要求，了解所用塑料的性能、名稱、牌號，分析塑件的形狀、結構、尺寸、尺寸精度、表面粗糙度等要求以及其他一些技術要求的合理性。 （2） 塑料注射成型機的確定以及模具材料的選用 注射機的規(guī)格主要根據塑件的大小及生產批量進行確定。 （3） 模具成型方案的確定 a. 型腔數量的確定及型腔排列 型腔數量主要是根據制品的質量、投影面積、幾何形狀制品精度批量以及經濟效益來確定。型腔數量確定之后，便進行型腔的排列，涉及模具尺寸、澆注系統的設計、鑲件及型芯的設計以及溫度調節(jié)系統的設計。 b. 分型面的確定。 （4） 基于CAD技術的模具結構的設計 通過CAD技術對模具的成型零部件，澆注系統，脫模結構，冷卻系統，導向定位系統等進行了設計， （5） 模架的確定和標準件的選用 在設計模架時，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式、規(guī)格及標準代號。通用標準件包括緊固件等。模具專用標準件包括定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件、順序分型機構及精密定位用標準組件等。 （6） 繪制裝配圖和模具零件圖 在繪制裝配圖過程中，對已選定的澆注系統冷卻系統脫模機構等做進一步的協調和完善，并且裝配圖的重點是表達各零件之間的裝配關系及相對位置。在繪制成型零件的零件圖時，必須注意所給定的成型尺寸、公差及脫模斜度是否相互協調，其設計基準是否與制品的設計基準相協調同時還要考慮凹模、型芯在加工時的工藝性、使用時的力學性能及其可靠性。 4．研究的總體安排和進度計劃： 第1周：調研實習，查閱文獻，查找相關資料； 第2周：明確課題任務，完成開題報告（含文獻綜合）； 第3周：翻譯外文文獻； 第4周：選擇合適的注塑機； 第5-6周：合模機構的設計； 第7-8周：流道系統設計； 第9-10周：冷卻系統設計及工件頂出裝置的設計； 第11周：編寫設計說明書； 第12周：繪制零件圖和工序圖； 第13周：整理設計（論文）資料，完善并提交設計（論文）成果； 第14周：預答辯、答辯。 5．主要參考文獻： [1] 周斌興.塑料模具設計與制造實訓教程[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2006. [2] 葉偉昌.機械工程及自動化簡明設計手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2004. [3] 葉久新，王群.塑料成型工藝與模具設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2002 . [4] 付偉，范士娟，張海.注塑模具設計中澆口位置和結構形式的選用[J]. 工程塑料應用, 2007,35(10):60-63. [5] 黃虹.塑料成型加工與模具[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2002. [6] 李大鑫，張秀錦. 模具技術現狀與發(fā)展趨勢綜述[J].模具制造,2005,9(1):1-4. [7] 邢邦圣，陶曉巍.現代CAD技術及其應用[J].煤礦機械,2002,3(1):2-4. [8] 王春香,基于實例的注塑模具CAD/CAE關鍵技術應用研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學,2008. [9] Shaayegan V, Wang G, Park C B. Study of the bubble nucleation and growth mechanisms in high-pressure foam injection molding through in-situ visualization[J]. European Polymer Journal, 2016, 76: 2-13. [10] Moon Y, Cha S W, Seo J. Bubble nucleation and growth in microcellular injection molding processes[J]. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 2008, 47(4): 420-426. [11]李德群, 肖祥芷. 模具CAD/CAE/CAM的發(fā)展概況及趨勢[J]. 模具工業(yè), 2005(7):9-12. [12]申長雨, 余曉容, 王利霞,等. 塑料注塑成型澆口位置優(yōu)化[J]. 化工學報, 2004, 55(3):445-449. [13]馮炳堯，韓泰榮，蔣文森.模具設計制造簡明手冊[M]. 上海，上?？茖W技術出版社，2008. [14]尹輝, 陸國棟, 王進,等. 注塑機合模機構分析及其發(fā)展趨勢[J]. 中國塑料, 2009(11):1-6. [15]劉然. 注塑模具CAD型腔布局及流道系統的研究與開發(fā)[D]. 山東：山東大學, 2008. [16]韓思明.UGNX5中文版模具加工經典實例解析[M].北京：清華大學出版社，2007. 指導教師意見： 對“文獻綜述”的評語:文獻綜述符合本科畢業(yè)設計要求。 對總體安排和進度計劃的評語:研究的總體安排和進度計劃可行，同意開題。 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 通過，同意開題 教研室主任簽名： 年 月 日 學院意見： 教學院長簽名： 年 月 日 Investigations on Ti6Al4V with gadolinium addition fabricated by metal injection moulding M. Holm a, , T. Ebel a , M. Dahms a,b a Magnesium Innovation Centre, Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Max-Planck-Strae 1, 21502 Geesthacht, Germany b Flensburg University of Applied Sciences, Faculty of Engineering, Kanzleistrae 91-93, 24943 Flensburg, Germany article info Article history: Received 9 January 2013 Accepted 3 May 2013 Available online 14 May 2013 Keywords: Titanium alloy Gadolinium Powder metallurgy Sintering abstract Thisstudypresents theresultsofinvestigations onTi6Al4Valloyedwith15wt.%gadolinium.TheTi 6Al4V+Gd samples are fabricated by metal injection moulding (MIM) using Ti6Al4V and elemental gadolinium powder. In previous investigations, it is shown that TiB precipitates in Ti6Al4V fabricated by MIM result in a microstructurerenement,whiletheremovalofoxygenimprovestheductility.Thus,rareearthelements could possibly combine both effects in one, by reacting with oxygen from the titanium matrix and by forming small oxides leading to grain renement. Because thereareactuallynoinvestigations concerningTi6Al4V alloyed withgadolinium,thisstudy mainly gives a rst overview to show how the microstructure and mechanical features of Ti6Al4V change. In order to provide this overview, this study shows that it is possible to prepare a reasonable homoge- neous powder metallurgical Ti6Al4V alloy with Gd additions by using the MIM-technique. Adding Gd to Ti6Al4V alloy powder and processing the blend by MIM leads to signicant grain renement and a slight change in pore size and shape. However, strength and ductility are reduced by the addition of Gd. 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved. 1. Introduction Rare earthelementscan be found ina steadily expandingnum- ber of applications in modern materials, enhancing their perfor- mance or even being the basis for their functionality. Often they areusedonlyinsmallquantitiesasalloyadditions,buteffectasig- nicantchangeinthematerialsproperties.Examplesaretheusage incarexhaustcatalysts1,specialsteels2,nickelmetalhydride accumulators 3 and high-performance permanent magnets 4. Rare earth elements are also found in compounds in luminescent materials, special glasses and hard-drives. Furthermore, rare earth elements can be used to remove impurities like nitrogen, oxygen, sulphur, hydrogen and other elements from molten metal. Addi- tionally, they can change the morphology of the sulphide and graphite in steel and cast iron. If rare earth elements are added to stainless steel, they can increase the machinability. In alumin- ium and magnesium alloys, they improve strength and ductility 5. Powder metallurgy methods and especially metal injection moulding (MIM) offer a cost-effective approach to fabricate titanium alloys for a wide range of applications 6. Today, it is possible to process Ti6Al4V powders by MIM to components with tensile properties in the range of wrought material 7. How- ever,inordertofurtherimprovethemechanicalproperties,e.g.the fatigue properties, of Ti6Al4V fabricated by MIM, two main problems have to be solved: grain coarsening and contamination by oxygen, nitrogen and carbon during the sintering process. In 8 it is shown that TiB precipitates in Ti6Al4V fabricated byMIMresultinamicrostructurerenement,while9showsthat removal of oxygen improves the ductility. Thus, rare earth elements could possibly combine both effects in one, by reacting with oxygen from the titanium matrix and by formingsmalloxidesleadingtograinrenement.Earlierinvestiga- tions on titanium alloys with gadolinium addition 1012 exhibit renedgrainsthatimprovethestrengthofthe alloys,anditisalso well known that gadolinium is an oxygen getter 10,12. Thus, in this study gadolinium was chosen as a possible addition to Ti6Al4V. Because there are actually no investigations about Ti6Al4V alloyed with gadolinium, this study mainly gives a rst overview to show how the microstructure of Ti6Al4V changes. 2. Experimental procedure For the specimen preparation spherical, gas-atomised Ti6Al 4VGrade5powderwithadiameterlessthan45lmsuppliedfrom TLSTechnik,Germany,wasused.TheGdpowderwasmadefroma 0261-3069/$ - see front matter 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved. http:/dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2013.05.003 Corresponding author. Tel.: +49 4152 87 1941. E-mail address: Martin_Holmgmx.de (M. Holm). Materials and Design 51 (2013) 943948 Contents lists available at SciVerse ScienceDirect Materials and Design journalhomepage: 摘要 該研究顯示了對Ti-6Al-4V混合1–5 wt.%釓的調查結果，Ti-6Al-4V加釓的合金類型由使用Ti-6Al-4V和基本的釓金屬粉末的金屬注塑模而制成的 在先前的調查研究中，顯示TiB沉淀在通過微觀提純技術由金屬注射模制成的Ti-6Al-4V中，然而隔絕氧氣可以改善延展性。因此，稀土元素可能把兩者影響合二為一，通過從鈦矩陣中和氧氣反應并且通過形成導致晶粒細化的微小氧化物。 因為的確沒有Ti-6Al-4V加釓合金的相關研究，該研究主要是給出第一個概述來顯示Ti-6Al-4V的微觀結構和機械特性是如何改變的。 為了提供這個概述，該研究顯示了通過金屬注塑模技術準備合適且同質的Ti-6Al-4V混合釓的冶金粉末是有可能的。將釓加到Ti-6Al-4V中混合而成的粉末并且通過金屬注塑模進行反應會導致重要的晶粒細化和氣孔大小和形狀的細微變化。但是強度和延展性會由于釓的加入而降低。 1 介紹 稀土元素可以在數量穩(wěn)定拓展的現代材料應用中找到，它增強其性能甚至成為其功能性的基礎。它們經常僅僅被用在少量合金中，但對材料性能產生巨大的改變。 例如汽車排氣催化劑，特種鋼，鎳氫蓄電池，高性能永磁鐵中的應用。稀土元素也可以存在發(fā)光材料、特種玻璃和硬盤驅動器的化合物中。此外，稀土元素可用來去除金屬熔體中的氮、氧、硫、氫等雜質元素。在此基礎上，它們可以改變鋼和鑄鐵中硫化物和石墨的形態(tài)。如果在不銹鋼中加入稀土元素，就可以提高可加工性。在鋁和鎂合金，提高強度和塑性[ 5 ]。 粉末冶金方法，特別是金屬注射成型（MIM）提供了一種可以廣泛應用的成本效益高的方法來制造鈦合金[ 6 ]?，F在，很可能通過金屬注射成型使Ti–6Al–4V粉末反應形成在一定范圍的鍛件材料有拉伸性能的零件。然而，為了進一步提高機械性能，如由MIM制成的Ti–6Al–4V的疲勞強度，兩個主要問題需要解決：在燒結過程中由碳和氮、氧氣產生的晶粒粗化和污染。 在[ 8 ]研究表明，在MIM制成的Ti–6Al–4V中的鈦沉淀會導致組織細化，而[ 9 ]表明，隔絕氧氣提高延展性。 因此，稀土元素可以將兩者影響結合在一起，通過與鈦基體中的氧反應，并通過形成使晶粒細化小的氧化物。此前的研究是關于鈦–釓合金[ 10-12]具有細化晶粒，且晶粒提高合金的強度，眾所周知的是釓是吸氧劑[10,12]。因此，本研究釓有被選擇加入Ti–6Al–4V的可能性，因為實際上沒有關于Ti–6Al–4V與釓的調查，本研究主要進行了Ti–6Al–4V微觀結構變化的概述說明。 2 實驗步驟 對試樣制備球形，德國曾經使用氣霧化Ti–6Al–4V5級粉與TLS技術提供的直徑小于45輕金屬。釓粉末是通過銼鋼銼得到一些固體釓而獲得。為了防止氧氣和其他元素的污染，鈦粉和釓都在充滿氬氣的手套式操作箱中處理。釓碎屑的分類每個都在光鏡下形成的，表現出粒子的長度從140至575流明。碎屑混合鈦合金粉為了生產三個分別還有1、3和5 wt.%釓的原料。對于所有原料，粘結劑體系的餾分保持10的常量，相當于約35 vol.%. 粘結劑體系由35 wt.%的聚乙烯醋酸乙烯酯（伊娃）、5 wt.%硬脂酸和60 wt.%的石蠟組成。造粒后，原料被用10 Mpa力壓成直徑8毫米，高度約10毫米的圓柱形樣品。此外，在氬氣條件下，使用Z型攪拌機生產含有1 wt.%釓的原料，用于注射成型的拉伸樣品。造粒后，將原料注射成標準的‘狗骨’形拉伸樣品〔13〕，其標準的長度約為89毫米，厚度約為5毫米。接下來，將不同的原料分別加入到Ti64＋1Gd、Ti64＋3Gd和Ti64＋5Gd中，以分別得到含有1, 3和5 wt.%的Gd的Ti-6AL -4V。由純鈦-6AL -4V制成的參比樣品被表示為Ti64。綠色部分是溶解在含有己烷 L?MI EBA-50設施（運行時間：900分鐘在313 K溫度下）。此后，在真空（10Pa）以及1623 K的最高溫度下，在無陶瓷Xerion XVAC爐中，將樣品加熱并融化120分鐘。鉬板用作特殊規(guī)格的支撐物。融化后，試樣以10 K min -1的速率冷卻。 （1） （2） 燒結試樣的密度Q由阿基米德方法根據ASTM：B311。為了估算實際孔隙度，首先計算理論密度QTH。根據公式（1）計算，其中QI表示每個元素的密度， VI表示在合金中體積分數。 根據此值，根據公式（2）計算試樣孔隙率P。 在室溫下用維氏硬度試驗方法測定試樣硬度。用EnCoStor硬度測試儀以49 N的負荷進行測量。對于每個樣本，四個檢查點的距離為1.2毫米沿樣品中心設置一條線。 為了進行圖像分析，將樣品嵌入、研磨、拋光并用克羅爾試劑（2毫升HF（40%）和4毫升HNO 3（66%）在1000毫升水中）部分蝕刻（14）。從每個合金中，制備一個拋光的和一個蝕刻的樣品用于圖像分析。用拋光后的試樣測定孔的形狀因子和最小值、最大值和平均孔徑。它們也用于表1中孔隙度的計算。蝕刻的標本被用來阻止利用A線挖掘A群的平均大小。相交法在200倍的圖像上，線平行于100 Lm的距離。由于結構過于復雜，無法用軟件來控制，所以需要手工設置截面點。僅使用完整的截面點，而在圖像的邊界處的截面點不包括在分析中。所有的圖像分析都是通過OLYUS分析軟件PRO進行的。 （3） 對于拉伸試樣，使用LeCo TC-436AR分析儀測定氧和硝基的含量。用LeCo CS-44分析儀測定碳含量。從每個標本三個不同的片段進行了分析。利用方程（3）〔15〕計算出氧當量- alent Oeq，分別為Cc、Cn和CO分別表示Con Bon、氮和氧的濃度。 在一臺100 kN的稱重傳感器上，在一臺伺服液壓拉伸機上進行拉伸試驗。拉伸試驗試樣在室溫下沿垂直方向拉伸斷裂，橫移速度為0.2毫米/分鐘，對應于應變率為1.2 10-5 s-1。對標本進行X光檢查，以確保它們不受裂痕的影響。 通過掃描電子顯微鏡（SEM）和光學顯微鏡觀察了各合金顯微組織的圖像。SEM的圖像在SE和BSE模式中進行，工作頻率為10毫米，加速電壓為15千伏。此外，進行EDS線分析。 3 結果與討論 在圖1A中，示出了Ti64的典型的MIM層狀微結構，由具有Ne B片層的A-菌落組成。黑色夾雜區(qū)域代表燒結后的殘余氣孔。基于薄片取向，可以識別單個。圖1B示出Ti64＋5Gd的微觀結構。與TI64相比，大小明顯較小。微觀結構的這種變化將在后面更詳細地討論。必須指出的是，在圖1B中，與圖1A相比，也出現了深色沉淀。這種差異在圖2a和b中變得明顯，因為在BSE模式中的密度對比，孔隙和預浸的容易識別是可能的。 在這里，只有黑色的區(qū)域代表毛孔，而白色的區(qū)域是沉淀的。圖2a（Ti64＋1Gd）展品 只有少數沉淀幾乎完全位于孔隙附近。相反，隨著釓含量的增加，圖2B（Ti64＋5Gd）表現出分布在鈦基體上的沉淀物。 圖1（a和b）：放大200倍的Ti64 （1a）和Ti64＋5Gd（1b）的腐蝕微結構。 圖2（a和b）：在BSE模式下，放大200倍Ti64＋1Gd（2a）和Ti64＋5Gd（2b）的拋光組織。白色區(qū)域是富含釓的沉淀。 圖3a-c示出了高鎂合金中的析出物，因此，對于不同的合金更詳細。Ti64—1Gd的微觀結構（圖3A）在孔周圍和鈦基體內部呈現出深灰色的沉淀物。相反，在Ti64＋3Gd（圖3b）中可見第二類沉淀物（在灰度級印刷中為藍色或中等灰度）。此外，在燒結Ti64—5Gd（圖3C）中存在第三種析出物，呈現為兩相。 圖4示出了在圖3A中示出的深灰色著色沉淀的EDS線分析。研究表明，析出物中釓和氧含量明顯較高，而鋁、釩和鈦含量在基體的邊界處迅速降低。猛然扔下。從這個結果，因為釓是眾所周知的氧吸附器[6，16]，可以假定這種沉淀物是氧化物。根據[11，17]，可能的相是Gd2O3和/或Gd2TiO5。 圖5a示出了在圖3c中可見的兩相沉淀的EDS線分析。該研究顯示沉淀物內的釓和鋁含量增加，而氧含量幾乎保持不變。此外，沉淀液中鋁的含量也不同。這是由于圖5b所示的析出物的亞結構，圖5b中的裂紋可能是殘余應力的指示，并在EDS線分析中引起氧基峰。在這里未示出的進一步的EDS研究確定圖5B中的亞結構由釓和AlGd2組成。綜上所述，本研究發(fā)現三種沉淀物。它們的發(fā)生取決于釓的添加量：在所有樣品中都存在釓氧化物，而對于3和5wt%的濃度則發(fā)現純釓。AlGd2僅發(fā)生在添加5重量%釓的樣品中。根據表1，所有Gd添加合金的殘余孔隙率為5%，高于純Ti64的殘余孔隙率。然而，由于釓的高密度，燒結密度隨著釓含量的增加而增加。盡管釓含量不斷增加，但孔隙率仍然是出乎意料的，但通過圖像分析證實了這一點。表1還示出了試樣的硬度。TI64來說，結果表明，平均硬度沒有顯著增加或減少。在這一研究的框架下，不能解釋這種行為的原因。 圖3（a-c）：放大1000倍的Ti64＋1Gd（3A）、Ti64＋3Gd（3B）和Ti64＋5Gd（3C）的拋光組織 圖4放大1000倍，從Ti64＋1Gd沉淀物的EDS線分析，以任意單位給出的強度來表示單個元素的依賴性。 圖5a：放大1000倍，Ti64＋5Gd沉淀的EDS線分析。以任意單位給出的強度來表示單個元素的依賴性。 圖5b:圖5a中由富含釓沉淀物放大5000倍，，該子結構表現出高鋁含量 此外，表1示出了與Ti64有關的平均孔徑和平均形狀因子隨釓含量的增加的變化。結果表明，Ti64＋1Gd的平均孔徑最小。 圖6顯示了這一顯著的轉變?yōu)檩^小的孔隙。直徑小于10 Lm的孔的膨脹能力從42%（Ti64）提高到63%（Ti64＋1Gd）。結果還表明Ti64＋3Gd具有最大的孔隙形狀因子，這意味著孔隙形狀最接近球體。 表1不同釓含量圓柱試樣在1623 K的最高溫度下燒結的顯微組織特征 合金 燒結礦密度(g/cm3) 多孔性(vol.%) 硬度(HV5) 平均孔徑 平均孔隙形狀因子（-） 平均A菌落大小 Ti64 4.25 3.6 257 ± 25 13 ± 7 0.56 ± 0.22 148 ± 20 Ti64 + 1Gd 4.21 ± 0.02 5 ± 0.5 273 ± 7 10 ± 5 0.59 ± 0.19 77 ± 44 Ti64 + 3Gd 4.25 ± 0.03 5 ± 0.6 262 ± 23 14 ± 7 0.74 ± 0.16 78 ± 43 Ti64 + 5Gd 4.29 ± 0.01 5 ± 0.3 195 ± 73 . 14 ± 7 0.62 ± 0.19 56 ± 30 圖7示出了其它合金的孔隙形狀因子的顯著性差異?？紫缎螤钜蜃哟笥?.7的概率從30%（Ti64）增加到65%（Ti64＋3Gd）。 表1中給出的最后結果是平均A菌落大小。純Ti64的A-菌落大小與Gd添加合金的大小有一定的差異，尤其是Ti64＋5Gd。這種差異在圖1A和B中已經提到過，很可能，晶粒尺寸的減小是由冷卻過程中形成的沉淀物引起的，當β相通過β-反式轉變成α時，作為額外的成核位點起著額外的成核作用。我們。由于析出物的數量取決于Gd含量，Ti64＋5Gd合金具有嵌套菌落大小。 圖6 Ti64和Ti64與釓合金化的孔徑的累積概率，1wt%的GD在較小的孔隙中的百分比增加 圖7 Ti64和Ti64與釓合金形成的孔隙形狀因子的累積概率，3wt%的Gd不能降低不規(guī)則形孔的百分率。 表2顯示了Ti64和Ti64＋1Gd的氧、氮、碳含量。結果表明，在Gd添加合金的情況下，每個元素的增加很小。然而，在脆化方面，Ti64（18，19]和SIG-Ni均低于臨界極限的MIM研究中，所有的值都很好（20）。 測得的拉伸性能如表3所示。與Ti64比較，Ti64＋1Gd的抗拉強度和屈服強度均降低約70 MPa。這種下降是乍一看，因為較高的氧當量和較小的晶粒尺寸的Ti64＋1Gd合金意味著更高的強度。因此，可以假定析出物起斷裂起始點的作用。與Ti64＋1Gd試樣的孔隙率較高相比，這導致Ti64樣品的強度降低。 表2拉伸試樣的化學成分 合金 氧含量 (lg/g) 氮含量 (lg/g) 碳含量 (lg/g) 氧當量 (lg/g) Ti64 2318 ± 44 172 ± 24 409 ± 23 2969 ± 109 Ti64 + 1Gd 2395 ± 19 219 ± 47 487 ± 12 3158 ± 79 表3拉伸試樣的力學性能 合金 極限拉伸強度 (MPa) 屈服強度(MPa) 伸長(%) Ti64 824 ± 4 720 ± 2 13.4 ± 0.7 Ti64 + 1Gd 749 ± 3 655 ± 2 9.9 ± 0.3 4 結論 研究表明，用MIM與預合金Ti64粉末和元素Gd粉末的混合物可以制備出合理的均勻粉末冶金Ti-6AL—4V合金。將Gd加入到Ti64中，導致晶粒尺寸明顯增大，孔徑和形狀略有變化。較小的晶粒尺寸被認為是在疲勞行為方面的，這在以后的研究中應該被證實。然而，在這一研究中，Gd的加入降低了材料的強度和延展性。 從本研究的結果可以得出以下詳細結論： 1、將Gd加入到Ti-6AL—4V中，孔隙率從3.6%增加到5%。 2、燒結溫度對Ti64中釓的溶解度很低。 3、添加1wt%的GD，在較小孔隙的年齡百分比中有顯著增加。 4、添加3wt%的Gd顯著降低不規(guī)則形狀孔隙的百分率。 5、加入Gd顯著降低鈦大小。 6、Ti64中的釓與釓氧化物反應。因此，從氧中獲得基質的SCAV可能是可能的。 7、加入3wt%的Gd或更多的雜質會導致富含鋁的亞結構的釓沉淀。 8、在1wt% Gd添加的情況下，與純MIM處理的純Ti-6AL- 4V合金相比，強度降低了70 MPa。 參考文獻 [1]Shinjoh H. 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