通过机械合金化与氢化-脱氢联合工艺，由钛海绵制备用于粉末冶金的预合金化Ti–6Al–4V粉末

《Processes》：Production of Pre-Alloyed Ti–6Al–4V Powders from Titanium Sponge via a Combined Mechanical Alloying and Hydrogenation–Dehydrogenation Process for Powder Metallurgy

　　

摘要

Ti–6Al–4V是航空航天、生物医学以及增材制造领域中常用的钛合金；然而，通过雾化法制备的粉末成本过高，限制了其广泛应用。本研究旨在开发一种经济高效的方法，从钛海绵中制备化学成分均匀的预合金化Ti–6Al–4V粉末。研究提出了一种复合工艺，包括对钛海绵进行氢化处理，再将氢化物相与铝粉和钒粉进行机械合金化，最后进行真空脱氢处理。这种工艺有助于形成脆性的δ-TiH₂相，进而实现材料的充分粉碎以及合金元素的均匀分布。根据激光衍射数据，粉末的粒径中位数从450微米降至30–35微米。X射线衍射分析证实了粉末经历了α-Ti向δ-TiH₂的相变，且在脱氢后形成了Ti–6Al–4V特有的稳定α+β双相结构。扫描电子显微镜观察显示，最终得到的粉末主要由独立的破碎颗粒组成，几乎不存在硬质团聚现象，这有利于粉末的流动性及压实性能。能量色散光谱分析表明，铝和钒在微观尺度上分布较为均匀，没有出现明显的大规模偏析现象。所制备的粉末杂质含量很低，氧含量低于0.07重量%，氢含量低于0.02重量%。该研究方法为粉末冶金和增材制造领域提供了一种廉价且可行的替代方案，可替代昂贵的雾化法。