真空泵系统是钛预烧结过程中防止材料污染的第一道防线。其具体功能是将炉腔抽至 0.1 至 0.01 Pa 的压力，以去除空气和残留水分，否则这些物质会与钛粉发生化学反应。
钛对氧气和氮气高度敏感，如果在加热过程中暴露，会导致材料脆化。真空系统通常与氩气吹扫结合使用，以消除这些活性气体杂质，从而为成功的烧结创造所需的纯净、惰性环境。
钛的化学挑战
高反应性
钛的特点是化学活性高。它很容易与大气中常见的元素，特别是氧气和氮气发生反应。
脆化风险
如果在加热过程中存在这些气体，它们会扩散到钛基体中。这种污染会导致脆化，从而大大降低最终部件的延展性和结构完整性。
真空系统的功能
达到低压
为防止化学反应，必须精确控制炉腔气氛。真空泵系统将炉腔内部压力降低至 0.1 至 0.01 Pa 的范围。
去除污染物
这种降压过程可以物理地将空气从炉腔中抽出。它还可以去除可能附着在炉壁或钛粉本身上的残留水分。
氩气吹扫循环
在真空去除大部分空气后，该过程通常涉及多次氩气吹扫循环。此步骤可冲走任何残留的活性气体杂质，以确保在后续的常压烧结过程中拥有完全惰性的环境。
理解权衡
工艺时间与材料质量
达到 0.01 Pa 的真空度并执行多次吹扫循环会增加生产周期的时间。然而，仓促完成此阶段是一个关键错误。
真空不足的代价
未能达到目标压力范围不可避免地会导致氧化。即使是致密的“绿色压坯”（压制粉末），在没有这种外部环境控制的情况下，也无法在烧结温度下保护自己免受大气反应。
确保工艺成功
为最大限度地提高钛部件的质量，请遵循以下操作重点：
- 如果您的主要重点是材料延展性：确保您的真空系统可靠地达到较低的压力极限（0.01 Pa），以最大限度地减少氧气吸收并防止脆化。
- 如果您的主要重点是工艺一致性：在开始加热之前，立即执行严格的氩气吹扫循环，以消除任何痕量杂质。
严格控制的真空阶段是将高反应性钛粉转化为耐用、高性能金属部件的唯一途径。
总结表：
| 特性 | 规格/要求 | 对钛质量的影响 |
|---|---|---|
| 真空压力 | 0.1 至 0.01 Pa | 防止氧化和氮气反应 |
| 气氛 | 氩气吹扫循环 | 冲走残留的活性气体杂质 |
| 去除的污染物 | 空气、水分、O2、N2 | 保持延展性和结构完整性 |
| 核心目标 | 防止脆化 | 将高反应性粉末转化为高性能金属 |
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参考文献
- Changzhou Yu, Mark I. Jones. Titanium Powder Sintering in a Graphite Furnace and Mechanical Properties of Sintered Parts. DOI: 10.3390/met7020067
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
