钛烧结
钛粉注射成形烧结工艺对性能的影响
金属粉末烧结多孔陶瓷材料是以金属或合金粉末为原料，经高温成型、烧结而成，是一种具有刚性结构的多孔材料。
生产工艺：筛选-等静压-真空高温烧结
结构特征：材料中含有大量连通或半连通的孔隙，孔隙结构是由规则和不规则的粉末颗粒堆积而成，孔隙的大小及分布、孔隙率的大小可根据粉末粒度组合及制备工艺进行调整，以满足客户实际需求。
产品优点：渗透性好、孔径及孔隙可控、形状稳定、过滤精度高、耐磨损、力学性能好、导热、耐热、散热性能优良，可反冲洗多次使用。
钛烧结多孔材料的功能特点：
- 1）孔径均匀、孔隙稳定、分离效率高。
- 2）孔隙率高，过滤阻力小，渗透效率高。
- 3）化学稳定性好，耐酸碱腐蚀、抗氧化性能好。
- 4）形态结构稳定，无颗粒脱落，符合食品卫生和制药GMP的要求。
- 5）机械性能好，压差低，流量大。
- 6）抗菌能力强，不与微生物发生相互作用。
- 7）可在线再生，清洗方便，使用寿命长。
- 8）生物相容性优良，可广泛应用于生物、食品、制药和医疗行业。
- 9）优良的电磁波屏蔽性能。
- 10）良好的阻尼特性和抗冲击性能。
烧结是烧结过程中最重要的工艺之一MIM 工艺。它不仅去除了残留的粘合剂，还消除了粉末颗粒之间的孔隙，使MIM产品完全致密或接近完全致密。钛的烧结合金烧结需要较高的温度环境，烧结过程尽量采用氩气保护，本次试验烧结时间设定为恒温120分钟，对TC4拉伸件和圆形件进行最高温度分别为1220℃、1240℃、1250℃、1270℃和1290℃。
TC4拉伸件烧结工艺
圆形件烧结工艺
从圆形件烧结过程可以粗略看出TC4时长120分钟，在1250℃时可以获得较高的致密化，随着温度的升高密度略有下降，这是因为过高温度下晶粒长大，晶界之间的间隙也变大，这也导致高温后标准拉伸件的屈服强度低于1250℃。
TC4 1250℃金相图
烧结TC4圆形件
为了了解不同温度及保温时间与TC4烧结致密化的关系，我们选取1240℃、1250℃、1270℃进行如下图实验，烧结气氛均为氩气环境。
烧结气氛为氩气
数据处理与分析
根据烧结后样品的密度数据不难看出，1250℃保温120~180min所获得的密度高于其他工艺所获得的密度，结合TC4拉伸件烧结工艺与烧结TC4圆件烧结工艺的关系，我们也得出其密度高于其他工艺所获得的密度。致密化和屈服强度是一致的，所以1250℃保温120min~180min所获得的致密化和力学性能最高；这是因为过高的温度和过短的保温时间并不能改善钛合金烧结工艺，钛合金晶体达到最佳致密化状态。同样，低温和长时间保温会因晶界扩散速度慢而导致粉末表面驱动能量不断消耗，晶界在移动扩散过程中，无法实现晶格的良好搭接和滑移。这样，内部仍存在一定的空隙，无法消除，无法达到更好的致密化。
综上所述
MIM钛合金的工业化工艺过程复杂，影响产品最终致密化和力学性能的因素较多。在这些实验条件下，综合考虑产品致密性和力学性能后，我们采用HP高真空金属炉在1250℃下连续烧结120分钟。这使TC4具有较高的致密性并获得最大的屈服强度，为MIM-TC4的工业化铺平了道路。