Studies on high efficiency sintering of Ti-6Al-4V powder

Ti-6Al-4V粉末高效烧结研究

• 批准号: 20K04168
• 负责人: 池田 周之
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Setsunan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04168/
• 关键词: Ti-6Al-4V; 純Al; 粉末; 圧粉成形; 焼結; HIP; 粉末冶金

本研究ではAl元素のチタン合金粉末（Ti-6Al-4V）への高温での拡散挙動およびチタン合金粉末の合体、結晶粒成長の抑制効果を解明すると共に、実証実験によりチタン合金（Ti-6Al-4V）の粉末焼結の短時間化、低コスト化に向けた焼結プロセスの確立を目的とする。2022年度は前年度までと同じ大阪チタニウムテクノロジーズ社製TILOP64粉末（Ti-6Al-4V合金）およびCPT粉末（純チタン粉末）を供試材として使用し、（１）室温での圧粉成型において密度の向上（空隙率の減少）と（２）1000℃前後の２相域（α＋β域）、β単相域での大気雰囲気での高温焼結について検討した。（１）圧粉体密度向上についてはCPT粉末（純チタン粉末）、純Al粉末6%添加、室温、600MPaでの空隙率を約12%が得られ、同一条件下での昨年度の約22%よりも大きく向上することが可能になった。TILOP64粉末（Ti-6Al-4V合金）については室温、600MPaで純Al粉末添加量をパラメータにして実験を行った結果、純Al粉末13%の添加で空隙率が20%以下となり良好な圧粉成形体の作製に成功した。また、金型の荷重伝達を工夫することで密度だけでなく再現性とプロセス時間の短縮も実現できた。（２）大気雰囲気での高温焼結は室温で作製した圧粉成形体を純チタンカプセルに加圧封入する方法に成功したが、より簡便なガラス系潤滑材で被覆し大気遮断する方法では加熱中の酸化が防止できなかった。Al元素の拡散挙動についてはSEM/EPMAにより焼結体の断面観察を行い、チタン粉末の粒界でのみ拡散反応が起きており、チタン粉末を覆うように金属間化合物が生成することが確認された。

The purpose of this study is to understand the dispersion behavior of Al alloy powder (Ti-6Al-4V) at high temperature, and to investigate the effect of suppression of grain growth and aggregation of Al alloy powder. In 2022, compared with the previous year, TILOP64 powder (Ti-6Al-4V alloy) and CPT powder (pure copper powder) manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd. were used in the test material,(1) the density of powder molding at room temperature increased (the decrease of porosity), and (2) the high temperature sintering temperature of 2 phase regions (α+β region) and β single phase regions around 1000℃ was investigated. (1) The density of the powder is higher than that of CPT powder (pure aluminum powder), pure Al powder is added by 6%, the porosity is about 12% at room temperature and 600MPa, and the porosity is about 22% at the same condition. TILOP64 powder (Ti-6Al-4V alloy) was successfully manufactured at room temperature, 600MPa, pure Al powder addition amount, void ratio below 20%. The time required for loading and unloading is reduced by the density and reproducibility. (2) High-temperature sintering under high pressure at room temperature is a successful method of pressing and sealing the powder formed body into a pure plastic box. It is a simple method of coating with a glass-based lubricating material and preventing acidification during heating. It was confirmed that the dispersion of Al element in SEM/EPMA resulted in the formation of intermetallic compounds in the grain boundary of sintered body and the formation of intermetallic compounds in the powder.

项目成果

真空蒸着法による粉末試料への金属膜コーティング技術の開発

真空蒸镀法粉末样品金属膜涂覆技术的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 三宅修吾;藤大晴;池田周之
• 通讯作者: 池田周之

Ti-6Al-4V 合金粉末の焼結特性に及ぼすAl添加の影響

Al添加量对Ti-6Al-4V合金粉末烧结性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: HASEGAWA Hiroyuki;TSUTSUMI Yutaro;NAKAI Yuji;SASAKI Katsuma;KITAMIKA Yudai;池田周之
• 通讯作者: 池田周之