工業(yè)部件在制造和使用中對金屬材料的選擇

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）和等離子旋轉電極法（PREP）都在積極改進，盡量降低粉末粒度和雜質含量。沿著制造超純凈細粉方向發(fā)展。另外，對粉末進行真空脫氣和雙韌化處理，提高壓實盤坯的致密度和改善材料的強度和塑性，也是一個重要的研究內容。
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鍵技術之一，由于在淬火過程中開裂問題經常發(fā)生，因此，如何選擇合適的淬火介質或者合理的冷卻曲線降低淬裂幾率是熱處理過程中的重要技術環(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，還有可以采用二級鹽浴冷卻等，希望從根本上消除淬火開裂問題，得到低變形、無開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)定系數很高，在1.15～1.97范圍內，而鋁當量則降低到3左右。所以在固溶處理時可以獲得單一β相，從而能在室溫下冷鐓成形螺栓和鉚釘，加工成本低。缺點是密度高，強度雖與Ti-6Al-4V相當，但疲勞性能不如Ti-6Al-4V，而且成分復雜，半成品成本高。由于同樣需要進行真空時效處理，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合金成分設計獨特。該合金鋁當量與第二類β合金一樣（達到3）。相對于第一類的Ti-6Al-4V合金，Al的固溶強化減弱。但由于BT16合金較高的Mo當量彌補了Al含量的不足，使得該合金在退火狀態(tài)下具有高塑性，同時保持了較高的強度（σb>815MPa）。
四、使用情況
1．采用BT16鈦合金制造冷變形強化緊固件的工作量和成本最低，該合金緊固件可在160℃以下無限期使用。如采用固溶時效狀態(tài)的BT16鈦合金緊固件，長期工作溫度可達350℃。
2．采用熱鐓和真空固溶時效處理制造的Ti-6Al-4V緊固件的密度最低，強度和疲勞性能最好，可在400℃以下長期使用。
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合使用。
五、結論
選擇金屬材料時，應遵循的綜合原則是：首先滿足零件的使用性能要求，同時兼顧金屬材料的工藝性和經濟性。合金鋼由于含有合金元素，其生產比碳鋼復雜，價格較高；因此，在使用碳鋼能滿足要求時，原則上不應采用合金鋼。在確定零件的使用性能時，應從零件結構、工作條件、零件形狀及尺寸、加工精度、生產批量等方面加以綜合考慮。一般來說，對于形狀復雜、尺寸精度要求高的零件，應選擇易塑變材料；承受負荷大的零件，應選擇高強度材料；承受摩擦和磨損的零件，應選擇高硬度、耐磨性材料；承受沖擊負荷大的零件，應選擇高韌性材料；承受交變負荷大的零件，應選擇高疲勞強度材料；既承受摩擦和磨損、又承受負荷大的零件；應選擇高韌性材料，同時對該材料進行表面處理以增加表面所不具備的耐磨性能等等。