高真空两步脱蜡工艺是一种专门的热处理工艺，旨在安全地去除钛生坯中的润滑剂（如硬脂酸二乙基己基酯（EBS）），同时不损害其结构完整性。通过在高真空条件下分阶段加热（分别在300°C和500°C），该方法可确保粘合剂的完全去除，同时保护高度活泼的钛粉免受氧化和内部物理损伤。
该技术的核心目的是将粘合剂去除与烧结阶段分开。它通过控制气体释放速率来防止生坯发生灾难性失效，确保内部压力和氧气暴露都不会损害钛基体。
保持材料化学性质
防止氧化
钛粉对氧气非常敏感，尤其是在温度升高时。在高真空环境下操作是保护金属的严格要求。
这可以防止在脱蜡阶段颗粒表面形成氧化物。在此阶段保持钛的纯净对于后续烧结的成功至关重要。
完全去除润滑剂
该工艺经过专门调整，可去除EBS蜡等润滑剂。
这些助剂对于生坯的初始成型是必需的，但如果残留则会成为污染物。两步加热可确保在材料固结之前将这些挥发性成分完全排出。
确保结构完整性
控制挥发速率
如果润滑剂过快汽化，会在压实的粉末内部产生显著的内部气体压力。
分阶段加热方法（在300°C和500°C暂停）可缓和这种反应。它允许气体逐渐逸出，而不是爆炸性地逸出。
防止分层和开裂
当内部压力迅速积聚时，会给粉末颗粒之间的结合力带来应力。
这通常会导致微裂纹或分层，尤其是在生坯的梯度层之间。通过控制排气速度，两步工艺可以保持未烧结部件的精细结构。
理解权衡
工艺时间和产量
与快速单步加热相比，该方法会延长加工周期。
然而，“权衡”是一种错觉；快速加热通常会导致高报废率（由于开裂）。在两步工艺中投入的额外时间是确保可用、无缺陷部件的价格。
设备要求
实施此工艺需要精确控制温度和大气压力。
标准炉可能不够；需要能够维持高真空并在300°C和500°C保持稳定平台特性的专用设备来有效执行此工艺曲线。
为您的目标做出正确选择
要有效地应用此工艺，请根据您的质量要求调整您的热处理曲线：
- 如果您的主要重点是防止结构失效：确保您的加热曲线包含在300°C和500°C的明显停留时间，以允许气体逐渐逸出。
- 如果您的主要重点是材料纯度：在温度产生氧化风险之前，请验证您的真空系统是否已完全运行并密封。
通过尊重钛生坯的化学敏感性和物理限制，您可以为最终烧结阶段奠定坚实的基础。
总结表：
| 阶段 | 温度 | 主要功能 | 关键益处 |
|---|---|---|---|
| 第一步 | 300°C | 初始润滑剂挥发 | 防止内部气体压力积聚 |
| 第二步 | 500°C | 完全去除粘合剂 | 确保烧结前的材料纯度 |
| 气氛 | 高真空 | 防止氧化 | 保护活性钛免受污染 |
| 结果 | 受控 | 结构完整性 | 消除微裂纹和分层 |
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参考文献
- Yadir Torres, José Antonio Rodríguez-Ortiz. Design, processing and characterization of titanium with radial graded porosity for bone implants. DOI: 10.1016/j.matdes.2016.07.135
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
