采用线膨胀系数可控ZrO₂-TiO₂陶瓷模具的钛合金高精度超塑成形

蒋少松¹，赫晓东²，张凯锋¹，高鹏¹，李保永³

1. 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院2. 哈尔滨工业大学航天学院3. 北京航星机器制造公司

摘 要：对线膨胀系数可控的ZrO2-TiO2陶瓷模具及钛合金高精度超塑成形进行了系统研究。探讨了TiO2体积分数和相对密度对ZrO2-TiO2陶瓷的线膨胀系数的影响规律,并引入相对密度修正模型——Turner模型来准确预测复合陶瓷材料的线膨胀系数。采用压痕法检测了与TC4钛合金等膨胀系数的ZrO2-TiO2陶瓷模具的超塑成形精度。在925℃下,利用ZrO2-TiO2陶瓷模具进行超塑成形,其使用性能良好。结果表明:ZrO2-TiO2陶瓷的线膨胀系数随TiO2体积分数的增加而减小,随相对密度的增加而增加。采用线膨胀系数优化的ZrO2-TiO2陶瓷模具,成形精度误差大幅降低,不超过0.1%,且陶瓷模具具有足够的热机械性能进行超塑成形,使用性能优良。

关键词：超塑成形;陶瓷模具;成形精度;线膨胀系数(LEC);TC4钛合金;