Effect of processing variables on production of powder metallurgical titanium

Abstract

Hydride/dehydride titanium powder has been processed using a conventional die compaction powder metallurgical approach. The effects of various processing parameters have been assessed in terms of the microstructure and mechanical behaviour, including lubricant type and amount, compaction pressure, delubrication atmosphere, and sintering conditions. While low lubricant contents can result in high sintered densities, a minimum lubricant content is required to maintain die life. It was also demonstrated that a compaction pressure of 300 MPa is sufficient to provide high sintered densities, while again minimising potential for die damage. Densities close to 99% of theoretical could be achieved when sintering at 1450°C for 4 h. Tensile strengths in excess of 750 MPa were obtained when sintering at 1300 or 1400°C. The mechanical behaviour was strongly influenced by a combination of intrinsic powder impurities (i.e. oxygen), residual carbon contamination from the lubricant, grain growth and retained porosity.On a traité de la poudre d’hydrure/dé-hydrure de titane en utilisant une approche métallurgique conventionnelle de compaction de la poudre en matrice. On a évalué l’effet des divers paramètres de traitement sur la microstructure et sur le comportement mécanique, incluant le type et la quantité de lubrifiant, la pression de compaction, l’atmosphère de délubrification et les conditions de frittage. Bien que de faibles teneurs en lubrifiant puissent résulter en de hautes densités de frittage, une teneur minimale en lubrifiant est requise pour assurer la survie de la matrice. On a également démontré qu’une pression de compaction de 300 MPa était suffisante pour atteindre de hautes densités de frittage, tout en minimisant encore une fois le potentiel d’endommagement de la matrice. On pouvait obtenir des densités de près de 99% de la valeur théorique lorsque le frittage était effectué à 1450°C pendant 4 heures. On a obtenu des valeurs de résistance à la traction de plus de 750 MPa lorsque le frittage était effectué à 1300 ou à 1400°C. Le comportement mécanique était fortement influencé par une combinaison des impuretés intrinsèques de la poudre (i.e. oxygène), de la contamination de carbone résiduel du lubrifiant, de la croissance de grain et de la porosité retenue.