[發(fā)明專利]一種高速壓制成形制備Ti6Al4V合金的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310195714.8
• 申請(qǐng)日: 2013-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN103255317A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹海清;李賀;曲選輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C14/00
• 分類號(hào): C22C14/00;C22C1/04
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別屬于一種利用高速壓制成形制備Ti₆Al₄V合金的方法，也適用于其他鈦合金、鈦基復(fù)合材料的制備。

背景技術(shù)

鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高和耐蝕性能好等優(yōu)良特性，在航空航天、艦船、化工、汽車和醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于鈦及鈦基合金硬度高、塑性差、加工硬化率高，導(dǎo)致傳統(tǒng)的鈦制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，嚴(yán)重阻礙了鈦的應(yīng)用和發(fā)展，在粉末冶金領(lǐng)域使用傳統(tǒng)的模壓方法成形十分困難，壓坯致密度較低，需要進(jìn)一步借助熱壓或者熱等靜壓提高密度，導(dǎo)制造成本急劇升高。因此尋求高性能、低成本的制備技術(shù)是鈦材發(fā)展的目標(biāo)。高速壓制技術(shù)的出現(xiàn)則有望解決鈦及鈦基合金難致密和成本高的難題。

粉末高速壓制技術(shù)(High?Velocity?Compaction,?簡(jiǎn)稱HVC)是瑞典的Hoganas?AB公司在2001年基于Hydro-pulsor公司生產(chǎn)的高速壓制成形機(jī)而推介的一項(xiàng)新技術(shù)，高速壓制成形原理是通過(guò)應(yīng)力波在粉體中的傳播使粉末致密，從而提高產(chǎn)品密度，使得產(chǎn)品性能得以提升。由于成形原理的特殊性，高速壓制技術(shù)具有密度高且分布均勻、徑向彈性后效小容易脫模、生產(chǎn)率高、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)，因此高速壓制技術(shù)被認(rèn)為足粉末冶金行業(yè)尋求低成本高密度材料加工技術(shù)的又一次新突破，成為近幾年的研究熱點(diǎn)。

目前，高速壓制技術(shù)成形Fe粉、Cu粉、Al及Al合金粉和不銹鋼粉已獲得較好效果，致密度均可達(dá)到95%。提高材料密度和均勻性是提高粉末冶金制品性能的有效措施，高速壓制能使粉末冶金材料的性能明顯改善。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有鈦基合金制備工藝復(fù)雜、成本高等不足，提供一種利用粉末冶金高速壓制成形制備Ti₆Al₄V及其他鈦基合金的方法。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：潤(rùn)滑模壁、高速壓制成形制備壓坯和氣氛保護(hù)燒結(jié)，其步驟如下：

（1）用硬脂酸鋅丙酮乳濁液潤(rùn)滑模腔內(nèi)壁以及凸模；

（2）將粉末填充于模腔內(nèi)，預(yù)壓排氣；

（3）采用沖擊速度為7.1~8.7m/s，壓制能量與裝粉量之比為1192.5~1590?J：9.2g，制備壓坯；

（4）將壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，升溫速率，20℃/min，在1300℃高純Ar氣氛保護(hù)中燒結(jié)，保溫1h，隨爐冷卻，得到所述Ti₆Al₄V合金。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）通常采用模壓成形Ti粉及Ti基合金粉需要加入高含量的潤(rùn)滑劑，而本發(fā)明無(wú)需加入潤(rùn)滑劑即實(shí)現(xiàn)粉末的高致密成形，避免的氧、碳及其他雜質(zhì)的污染使材料性能惡化。

（2）本發(fā)明高速壓制制備的Ti₆Al₄V合金的壓坯密度≥85.89%，燒結(jié)后致密度≥99.88%，硬度HV為364~483，彎曲強(qiáng)度為103~126.78?MPa。

（3）本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了短流程、低成本制備高密度、高性能鈦合金，工藝簡(jiǎn)單，成本低，所制備出的Ti6Al4V合金致密度高，性能優(yōu)良。

（4）本發(fā)明還可適用于其他鈦基合金的制備。

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附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1在1300℃燒結(jié)的掃描電鏡圖片。

圖2為實(shí)施例4在1300℃燒結(jié)的掃描電鏡圖片。

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具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

采用市售的氫化脫氫Ti₆Al₄V(Ti-balance,?Al?5%,V?3%,?Fe?0.50%,Si?0.10%,Mg?0.8?%,Mn?0.10?%,Cl?0.06?%,C?0.09?%,N?0.18?%,O?1%,H?0.50?%)，顆粒大小為-300目。高速壓制成形制備Ti₆Al₄V合金的步驟及工藝條件如下：