[發明專利]釩鉻鈦合金的氫化物部分脫氫、燒結及致密化方法

有效

• 申請號: 201210265744.7
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN102776402A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 董鮮峰;楊維才;曾大鵬;林波;李啟壽;孫釗;龍亮;甘杰;謝金華;邊崇穎;陳志;陳慧;陳偉
• 申請（專利權）人: 四川材料與工藝研究所
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C27/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本發明涉及一種釩鉻鈦合金的氫化物部分脫氫、活化燒結以及致密化技術領域，特別是涉及釩鉻鈦合金冷壓坯燒結過程中的脫氫、降低開裂趨勢、提高釩鉻鈦合金致密化和合金化的方法。

背景技術

釩鉻鈦合金具有低的輻照活化性、優良的機械性能、高的熱傳導率、優良的抗輻照腫脹性、低熱膨脹性、高蠕變強度，可以承受比不銹鋼高4~7倍的熱負荷等優點，越來越多的應用于航空、國防、核聚變和高溫環境等領域。

二十世紀六十年代美國率先啟動了釩合金的基礎研究工作，主要研究機構有阿貢國家實驗室和橡樹嶺國家實驗室；至八十年代后期美國將釩鉻鈦合金體系的三元合金作為重點研究對象；進入九十年代，在國際熱核實驗堆（ITER）國際合作項目的推動下，越來越多的國家和研究機構意識到釩鉻鈦合金體系的重要性，也啟動了釩鉻鈦三元合金的研究。隨著對聚變反應堆用材料的深入研究，美國、俄羅斯、歐盟和日本對釩基合金進行了大量系統的研究工作，而我國對釩釩鉻鈦合金的研究只是近十年才開始。作為聚變用結構材料釩鉻鈦合金應具有良好的抗輻照膨脹和尺寸穩定性能、良好的室溫和高溫力學性能、安全性和環境特性，與氚增殖劑、冷卻劑、中子倍增材料和面向等離子材料具有良好的兼容性等。

釩鉻鈦合金的合金化溫度為高于1800℃，高溫燒結易出現開裂、晶粒粗大、組織偏析等現象。為能夠得到性能優異的釩鉻鈦合金材料，必須對合金進行低溫脫氫活化燒結及高溫致密化燒結來凈化晶界、改善組織并保持細晶結構，以提高其加工性能和力學性能，從而滿足實際應用的要求。

目前，國內外普遍采用真空自耗電弧熔煉的方法制備釩鉻鈦合金，而采用粉末冶金成型復雜形狀零件的方法還處于實驗研究階段。采用常規粉末冶金成型方法制備的釩鉻鈦合金燒結過程中易出現燒結開裂及致密化程度不高的情況，達不到特殊結構材料的使用性能要求。

發明內容

????本發明的目的是解決現有粉末冶金法制備的釩鉻鈦合金燒結開裂、氫含量較高及致密度不高的問題，提供一種釩鉻鈦合金的氫化物部分脫氫、燒結及致密化方法，本方法通過采用低溫高真空部分脫氫、活化燒結及高溫燒結致密化使合金中氫含量低于20ppm，致密度高于96%。??

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：釩鉻鈦合金的氫化物部分脫氫、燒結及致密化方法，包括下列步驟：

a、釩鉻鈦合金冷壓坯的制備：將真空部分脫氫后的氫化釩、氫化鈦及鉻粉混合料在低濕低氧手套箱中用軟膜封裝，抽真空除氣后在等靜壓設備上使混合料在冷等靜壓條件下壓制成型，獲得釩鉻鈦合金冷壓坯；

b、釩鉻鈦合金冷壓坯中氫化物深度脫氫：將釩鉻鈦合金冷壓坯置于高真空燒結爐中冷除氣，待真空度低于5E-2Pa后逐步加熱開始升溫，并分別在400℃、600℃及900℃設置保溫平臺，用于低溫下對氫化釩及氫化鈦的深度脫氫；

c、釩鉻鈦合金高溫致密化：將合金持續加熱到1500℃～1650℃進行高溫燒結致密化，高溫燒結時間為1h～2h，獲得低氫含量致密的釩鉻鈦合金燒結坯。

在上述技術方案中，所述步驟a中的氫化釩、氫化鈦及鉻粉混合料是經過300-600℃低溫部分脫氫處理的。

在上述技術方案中，所述步驟a低濕低氧手套箱中為高純氬氣氣氛，且其中氧含量小于20ppm，水汽濃度小于10ppm。

在上述技術方案中，所述步驟a中在等靜壓設備上冷等靜壓成型時其壓力為180MPa～250MPa，保壓時間為5min～10min。?

從上述本發明的各項技術特征可以看出，其優點是：本發明采用粉末冶金方法制備釩鉻鈦合金，經軟膜封裝和冷等靜壓處理之后，再進行低溫脫氫及高溫燒結，獲得氫含量極低和致密度高于96%的釩鉻鈦合金；本發明在保證了釩鉻鈦合金制備過程中不增加氧、氮含量的同時，通過控制加熱速率、保溫平臺降低試件開裂風險、降低氫含量、提高致密度；該技術方法工藝簡單，操作方便，制造成本低，適合批量生產粉末冶金釩鉻鈦合金。

附圖說明

本發明將通過附圖比較以及結合實例的方式說明：

圖1是本發明工藝流程圖；

圖2是本發明所制得釩鉻鈦合金金相圖。

具體實施方式

????下面結合附圖通過實施例對本發明做進一步的說明。

????如圖1所示，以下實施例將通過具體的實施方式對本發明做進一步的說明，圖2展示了通過本發明方法制作的釩鉻鈦合金金相圖，具體如下：

????實施例1

本實施例工藝步驟如下：