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钛合金具有密度低、比强度高、耐热性强、耐蚀性好等优异性能,被誉为“21世纪的金属”,是极具发展前景的结构材料。钛及其合金不仅在航空航天领域有着十分重要的应用,在化工、石油、轻工、冶金、医学、体育、民用等行业也有着广阔的应用前景。然而,由于钛的生产成本较高,大大限制了它的应用。因此,研发钛产品新制备工艺,对降低成本和扩大钛的应用范围意义重大。粉末冶金技术能够满足钛合金低成本与高性能的双重目标。以开发大尺寸复杂形状钛合金结构件为目的,本课题提出利用凝胶注模成形制备钛合金。针对粉末钛合金的控氧难题,从三方面展开：在制粉方面,利化低氧氢化-脱氢工艺制备高纯低氧氢化钛及钛粉；在成形方面,开发无氧凝胶体系；在烧结方面,研究镁、钙、钕对致密化及氧的富集作用,结果如下：利用氢化-脱氢工艺制备出100目、200目、325目、500目的氢化钛及钛粉产品。制粉过程中利用高纯氢控制氢化过程的增氧、氮气保护控制破碎过程的增氧、高真空控制脱氢过程的增氧；且工序转换时避免粉末与空气接触,获得氧含量<1000ppm的氢化钛及钛粉。对比了氢化钛及钛粉的凝胶注模成形性能,氢化钛及钛粉固含量分别为50vol.%、37vol.%；经1300°C烧结后,氢化钛烧结相对密度95.9%,收缩率为22.5%,钛粉烧结相对密度为92.5%,收缩率为20.8%,因而氢化钛更适宜作为凝胶注模成形的原料。针对常用聚合物凝胶体系氧残留高的问题,开发无氧聚苯乙烯凝胶体系：1)在油酸含量0.55wt.%、苯乙烯含量50vol.%、固含量49vol.%的条件下,可得低粘度、高固含量的浆料；在二乙烯基苯含量40vol.%(苯乙烯含量10vol.%)、反应温度90℃、引发剂含量130mmol·L-1的条件下,固化时间约3.5h,坯体强度为20MPa；2)将低分子量有机凝胶成功引入到成形中,经球磨后浆料固含量达51vol.%；凝胶温度为40～45℃时,固化时间为3～10min；聚苯乙烯浓度为0.08g·mL-1的条件下,坯体强度为10MPa。聚苯乙烯体系的增氧及增碳量分别为0.07wt.%、0.2wt.%,低分子量有机凝胶体系的增氧及增碳量分别为0.1wt.%、0.16wt.%,利用该无氧体系成形出纯钛的抗拉强度510MPa、延伸率6.5%；研究了镁、钙、钕对氢化钛粉末烧结致密化及氧的影响,镁、氢化钙、钕均能促进氢化钛粉末的烧结致密化,在0.5wt.%Mg、0.375wt.%CaH2、0.5wt.%Nd的条件下,分别将烧结相对密度由96%提高到98.1%、98.2%、98.6%。由于密度的提高,添加镁的样品抗拉强度为538MPa、延伸率7.1%,得益于密度提高及氧的富集,Ti-0.375Ca样品的抗拉强度为545MPa、延伸率9.2%, Ti-0.5Nd样品的抗拉强度为590MPa、延伸率10.1%。利用凝胶注模成形开发出钛门把手产品,成本约73元/kg,与传统不锈钢、铜合金、锌铝合金等材质门把于相比,具有质轻、美观、生物相容性优异等特点,易于宣传推广,市场前景广阔,有望促进钛在民用领域的大范围应用。