Горячее уплотнение титановых порошков со сдвиговой деформацией

Исследовано влияние давления горячего уплотнения на пористость спрессованных титановых порошков марок ПТМ-1, ПТОМ-1 и ТПП-8, отличающихся дисперсностью и содержанием примесей. При увеличении давления прессования остаточная пористость образцов уменьшалась и достигала 1,0 – 1,5 % при давлении 600 МПа. Установлены режимы горячего прессования, обеспечивающие максимальную плотность пластин, спрессованных из использованных нами титановых порошков. Исследовано влияние последующего отжига горячеуплотненных образцов на структуру, твердость и прочность на изгиб. Дополнительный вакуумный отжиг прессовок из порошков ТПП-8 и ПТОМ-1 при температуре ниже температуры аллотропического превращения α → β (870 °С) увеличивал прочность на изгиб на 60 % и изменял характер разрушения с хрупкого на хрупко-вязкий (рис. 1). Наибольшие значения твердости и прочности на изгиб получены для образцов, спрессованных из мелкого порошка марки ПТОМ-1, содержащего 0,32 % водорода и отожженных при 870 °С.
На основе выполненных исследований разработан и запатентован (RU 2822495 С1, заяв. 2023132818, 12.12. 2023, опубл. 08.07.2024) способ горячего уплотнения титановых порошков, предотвращающий периферийное растрескивание за счет большой доли сдвиговой компоненты деформации и повышающий прочность заготовок из титановых порошков.

На рисунке показаны  диаграммы «сила – стрела прогиба» при испытаниях на изгиб горячеуплотненных (ГУ) образцов из титановых порошков ТПП-8 (а) и ПТОМ-1 (б): 1 – после ГУ; 2 – после ГУ и отжига при 870 °С, 2 часа.

Исследование выполнено в соответствии с государственным заданием ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2021-0005, результаты опубликованы в журнале «Inorganic Materials: Applied Research» (WOS: Q4).

Pribytkov, G.A., Firsina, I.A., Baranovskiy, A.V., Krivopalov, V.P., Ershov, D.V., Gorlyshkina, Z.Yu. Hot Compaction of Titanium Powders with Shear Deformation. Inorg. Mater. Appl. Res. (2025), vol. 16, no. 3, pp. 767–775. https://doi.org/10.1134/S2075113325700649