工業(yè)部件在制造和使用中對(duì)金屬材料的選擇

粉末制備。粉末的制備包括制粉和粉末處理。目前，主要制粉工藝包括氬氣霧化（AA）和等離子旋轉(zhuǎn)電極法（PREP）都在積極改進(jìn)，盡量降低粉末粒度和雜質(zhì)含量。沿著制造超純凈細(xì)粉方向發(fā)展。另外，對(duì)粉末進(jìn)行真空脫氣和雙韌化處理，提高壓實(shí)盤坯的致密度和改善材料的強(qiáng)度和塑性，也是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。
2．熱處理工藝。熱處理工藝是制備高性能粉末高溫合金的關(guān)鍵技術(shù)之一，由于在淬火過(guò)程中開(kāi)裂問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生，因此，如何選擇合適的淬火介質(zhì)或者合理的冷卻曲線降低淬裂幾率是熱處理過(guò)程中的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。如可以選擇比水、油或鹽浴更佳冷卻速度的噴射液體或氣體快冷，以及采用兩種冷卻介質(zhì)匹配形成高溫區(qū)冷卻速度慢低溫區(qū)冷卻速度快的冷卻曲線，還有可以采用二級(jí)鹽浴冷卻等，希望從根本上消除淬火開(kāi)裂問(wèn)題，得到低變形、無(wú)開(kāi)裂的高性能粉末高溫合金，有以下幾種：
（2）亞穩(wěn)定β合金
第二類為β合金（如TB2，TB3，TB5，TB8等），與α2β型合金完全不同，β穩(wěn)定系數(shù)很高，在1.15～1.97范圍內(nèi)，而鋁當(dāng)量則降低到3左右。所以在固溶處理時(shí)可以獲得單一β相，從而能在室溫下冷鐓成形螺栓和鉚釘，加工成本低。缺點(diǎn)是密度高，強(qiáng)度雖與Ti-6Al-4V相當(dāng)，但疲勞性能不如Ti-6Al-4V，而且成分復(fù)雜，半成品成本高。由于同樣需要進(jìn)行真空時(shí)效處理，所以成品緊固件的成本仍要高于Ti-6Al-4V，而使用溫度也比Ti-6Al-4V低。
（3）BT16合金
BT16合金成分設(shè)計(jì)獨(dú)特。該合金鋁當(dāng)量與第二類β合金一樣（達(dá)到3）。相對(duì)于第一類的Ti-6Al-4V合金，Al的固溶強(qiáng)化減弱。但由于BT16合金較高的Mo當(dāng)量彌補(bǔ)了Al含量的不足，使得該合金在退火狀態(tài)下具有高塑性，同時(shí)保持了較高的強(qiáng)度（σb>815MPa）。
四、使用情況
1．采用BT16鈦合金制造冷變形強(qiáng)化緊固件的工作量和成本最低，該合金緊固件可在160℃以下無(wú)限期使用。如采用固溶時(shí)效狀態(tài)的BT16鈦合金緊固件，長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)350℃。
2．采用熱鐓和真空固溶時(shí)效處理制造的Ti-6Al-4V緊固件的密度最低，強(qiáng)度和疲勞性能最好，可在400℃以下長(zhǎng)期使用。
3．采用β合金制造的螺栓綜合水平要比BT16和Ti-6Al-4V緊固件低，但可用其冷鐓鉚釘并在需要的場(chǎng)合使用。
五、結(jié)論
選擇金屬材料時(shí)，應(yīng)遵循的綜合原則是：首先滿足零件的使用性能要求，同時(shí)兼顧金屬材料的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。合金鋼由于含有合金元素，其生產(chǎn)比碳鋼復(fù)雜，價(jià)格較高；因此，在使用碳鋼能滿足要求時(shí)，原則上不應(yīng)采用合金鋼。在確定零件的使用性能時(shí)，應(yīng)從零件結(jié)構(gòu)、工作條件、零件形狀及尺寸、加工精度、生產(chǎn)批量等方面加以綜合考慮。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的零件，應(yīng)選擇易塑變材料；承受負(fù)荷大的零件，應(yīng)選擇高強(qiáng)度材料；承受摩擦和磨損的零件，應(yīng)選擇高硬度、耐磨性材料；承受沖擊負(fù)荷大的零件，應(yīng)選擇高韌性材料；承受交變負(fù)荷大的零件，應(yīng)選擇高疲勞強(qiáng)度材料；既承受摩擦和磨損、又承受負(fù)荷大的零件；應(yīng)選擇高韌性材料，同時(shí)對(duì)該材料進(jìn)行表面處理以增加表面所不具備的耐磨性能等等。