[發(fā)明專利]一種高阻尼鈦合金的制備方法

無效

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• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103643066A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 余黎明;殷亮;劉永長;徐文泉
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C14/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域：

本發(fā)明制備了一種β相Ti25NbxB（x在0.5-2.0at%之間）高阻尼材料，其特征為易制備、阻尼性能好、阻尼峰溫高。?

背景技術：

伴隨現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，各種機械設備要求更高的使用精度和更長的使用壽命，而振動和噪聲會嚴重影響設備的使用精度和使用壽命。例如，戰(zhàn)斗機作為一種超高速飛行的航空器，其發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生巨大的振動能，這會加速發(fā)動機的性能惡化甚至導致其他零部件性能惡化，進一步的惡化就可能導致機身材料破壞、斷裂，從而導致戰(zhàn)斗機解體。因此，近年用于振動和噪聲控制的阻尼合金頗受世界各發(fā)達國家所重視，并發(fā)展迅速。尤其是在較為惡劣的環(huán)境中使用的材料，高阻尼合金比起傳統(tǒng)合金的優(yōu)越性則更為明顯。?

通過位錯移動等機制而研發(fā)的高阻尼合金由于本身機制等局限性，阻尼性能隨服役時間的延長惡化情況明顯。近年，產(chǎn)生了一種基于Snoek弛豫機制的阻尼合金設計思路。根據(jù)Snoek弛豫理論，體心立方結(jié)構(gòu)合金在外應力作用下，八面體間隙中的小半徑原子會定向地向近鄰八面體間隙位置運動，并在此過程中造成能量耗散。因為該擴散過程可重復發(fā)生而不破壞合金中的相結(jié)構(gòu)，所以這種阻尼合金具有可重復使用性，其使用壽命有望比其他類型阻尼合金更長久。?

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明以體心立方的Ti-25Nb（at%）為基體，在其中引入的含量在0.5-2.0at%之間的間隙B元素，從而獲得一種基于B原子在Ti-Nb基體中的Snoek弛豫效應的高阻尼TiNbB合金體系。具體技術方案如下。?

一種高阻尼鈦合金的制備方法，包括下列步驟：?

第一步，原材料的稱量：采用高純Ti粉、高純Nb粉、高純B粉按照Ti-25Nb-xB（x=0.5-2.0at%）的配比進行稱量;?

第二步：使用球磨機對稱量的原材料粉碎；?

第三步：將球磨好的粉末進行冷壓成型，其冷壓成型壓強為7.5-8.5MPa，時間為2-4min；?

第四步：將冷壓好的壓坯進行真空燒結(jié)，其燒結(jié)溫度為1200℃-1250℃，燒結(jié)時間為4.5至5.5h。?

第二步中，球料比為3：1，球磨速率為300rpm，球磨時間為2h。?

本發(fā)明的原理是：根據(jù)小半徑原子基于點缺陷的Snoek弛豫效應中發(fā)揮的作用以研發(fā)新的高阻尼鈦合金體系。B原子在物理化學性質(zhì)上和常用的間隙原子C、N和O等類似，但添加方法更為簡單、添加量更為精確，因而合金制備更加簡單經(jīng)濟。本發(fā)明的優(yōu)點在于：?

1、硼原子作為Snoek弛豫效應中的小半徑間隙原子更易添加至相應的高阻尼鈦合金?中，添加量的可控性和精確度提高，合金制備更加簡單經(jīng)濟，為以后的規(guī)模應用提供基礎。?

2、本發(fā)明制備的阻尼合金阻尼性能優(yōu)良，峰值阻尼高達0.06。?

3、本發(fā)明制備的合金阻尼峰覆蓋溫度范圍約為250-350℃，因而相比常規(guī)的高分子阻尼材料，其使用溫度可大幅提高。?

附圖說明

圖1為粉末冶金方法制備的不同成分Ti-25Nb-xB（x=0.5,1,1.5,2）（at%）高阻尼鈦合金的X-ray衍射圖譜，其中β相為合金主要組成相。?

圖2為粉末冶金方法制備的不同成分Ti-25Nb-xO（x=0.5,1,1.5,2）（at%）高阻尼鈦合金在不同頻率下的阻尼性能和楊氏模量曲線。其中（a）為Ti-25Nb-0.5B，（b）為Ti-25Nb-1B，（c）為Ti-25Nb-1.5B，（d）為Ti-25Nb-2B。?

具體實施方式：

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進行說明。?

采用粉末冶金方法制備Ti-25Nb-xB(at%)（x=0.5,1,1.5,2）合金。?

1、原材料的稱量：按照Ti-25Nb-xB（at%）的配比，稱取高純Ti粉、高純Nb粉、高純B粉；?

2、混料：采用行星式球磨機對稱量的原材料進行球磨混料，球料比為3：1，球磨速率為300rpm，球磨時間為2h；?

3、冷壓成型：將球磨好的粉末進行冷壓成型，其冷壓成型壓強為8MPa，時間為3min。?

4、燒結(jié)：將冷壓好的壓坯放進管式爐燒結(jié)時通入氬氣進行保護，燒結(jié)溫度為1200℃-1250℃，燒結(jié)時間為5h。?

5、試樣加工：利用電火花線切割機切割合金錠待測試試樣。?