[發(fā)明專利]一種耐磨鈦合金材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110007443.X
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102051538A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙浩峰;王玲;張詠
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: C22C47/02
• 分類號: C22C47/02;C22C47/08;C22C49/11;C22C49/14;C22C14/00;C22C111/00;C22C121/02
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種耐磨鈦合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

在金屬材料領(lǐng)域中,?耐磨鈦合金作為低成本耐磨材料一直受到普遍重視。

CN200610067458.4號申請涉及一種鈦合金及其用。所述鈦合金的組成為：Al＝3.5wt％～37wt％；V＝0.02wt％～3.5wt％；Ni＝0.05wt％～2wt％；Ti＝余量。其鈦合金還可以包含0.05wt％～24wt％的Nb、0.1wt％～5wt％的Mn和少于0.5wt％的Fe。但其抗拉強度、線摩擦率和伸長率仍較低，該合金的耐磨性能有待改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種耐磨鈦合金材料，該材料具有良好的性能。

本發(fā)明的另一目的是提供一種耐磨鈦合金材料的制備方法，該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：?

一種耐磨鈦合金材料，其特征在于：該材料以鈦合金為基體，在基體中分布著由合金鋼絲和鐵絲形成的金屬絲團，所用合金鋼絲和鐵絲直徑均為1-2mm，材料中合金鋼絲與鐵絲的總體長度相當(dāng)，金屬絲團的直徑為10-15cm，兩種金屬絲占材料的體積百分比為10-35%；

鈦合金基體的化學(xué)成分的重量百分含量：Al為1-1.5%，Cu?為4％～6％，Zr?為0.02％～0.04％，Gd?為1％～3％，Si?為0.8％～1.5％，其余為Ti；

合金鋼絲的化學(xué)成分的重量百分含量：C?為0.32%-0.45%；Cr?為4.75%-5.5%；Mo?為1.1%-1.75%；Si?為0.8%-1.2%,其余為Fe；

鐵絲的化學(xué)成分的重量百分含量為：C為0.05-0.09%，Si為0.2%～0.3%,Mn為0.25-0.35%,?P<0.02%,?S?<0.025%,其余為Fe。

所述基體中還分布有TiN顆粒。

一種耐磨鈦合金材料的制備方法，其特征在于：它包括以下步驟：

合金鋼絲及滲氮鐵絲的準備：分別取直徑為1-2mm、成分重量百分含量：C?為0.32%-0.45%；Cr?為4.75%-5.5%；Mo?為1.1%-1.75%；Si?為0.8%-1.2%,其余為Fe的合金鋼絲；以及直徑為1-2mm、成分重量百分含量：C為0.05-0.09%，Si為0.2%～0.3%,Mn為0.25-0.35%,?P<0.02%,?S?<0.025%,其余為Fe的鐵絲；合金鋼絲與鐵絲二者的總體長度相當(dāng)，合金鋼絲和鐵絲兩種金屬絲占材料的體積百分比為10-35%；按常規(guī)方法在鐵絲表面進行滲氮處理制備滲氮鐵絲；滲氮層的厚度為200-300微米；

按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述合金鋼絲與滲氮鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的松緊程度由合金鋼絲和鐵絲共占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待合金液澆注；

鈦合金基體的準備：按重量百分含量Al為1-1.5%，?Cu?為4％～6％，Zr?為0.02％～0.04％，Gd?為1％～3％，Si?為0.8％～1.5％，其余為Ti進行配料；將鈦合金基體在感應(yīng)電爐中熔化制備鈦合金液，熔化溫度為1690-1720℃；

將上述鈦合金液澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態(tài)合金液將合金鋼絲及滲氮鐵絲包圍，然后冷卻凝固，得到以鈦合金為基體的其中分布有金屬絲團的耐磨材料。

????本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下：

（1）本發(fā)明耐磨鈦合金材料中的合金鋼絲及鐵絲自身具有相當(dāng)?shù)膹姸群洼^高的耐磨。在澆注中高溫液態(tài)鈦將部分合金鋼絲及鐵絲熔融，合金鋼絲及鐵絲和鐵絲滲氮層中的N、Cr、Fe進入液態(tài)鈦中，與鈦形成TiN、TiCr₂、TiFe₂等特殊化合物，彌散增強鈦合金；未熔的合金鋼絲及鐵絲與鈦合金冶金結(jié)合，對鈦合金起到增強增韌的作用，同時具有耐磨增強作用，特別是TiN的作用最大。Cu?和Si在鈦中形成Ti₃Si和CuTi₂，也對鈦合金起到增強增韌和耐磨的作用。

（2）材料中的Zr和Gd與Ti不形成化合物，對鈦合金的組織具有顯著細化的作用，有助于材料增強增韌和耐磨的提高。