[發明專利]廢棄鈦切屑循環固化的球磨?反復墩擠方法

在審

• 申請號: 201611050364.6
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106735253A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 羅蓬
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: B22F8/00
• 分類號: B22F8/00;B22F9/04;B22F3/20
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司31227
• 代理人: 余晨波

技術領域

本發明涉及金屬材料加工方法，尤其涉及一種廢棄鈦切屑循環固化的球磨-反復墩擠方法。

背景技術

鈦是高冶煉成本的金屬資源，其生物相容性優異、耐蝕性好、力學性能適宜，是制造醫療器械、人工關節、大型能源化工容器等的重要材料。但是，為了制造高精度Ti結構，需設計較大的加工余量，大量的原材料將轉化為廢棄切屑。傳統的高溫熔鑄處理能耗大、污染重，效率低，且鑄造組織晶粒粗大，性能較差。固相循環與再制造因避免高溫熔鑄，是實現金屬資源高效、清潔循環的一個有效途徑。通過對現有技術的文獻檢索發現，將等通道轉角擠壓(Equal channel angular pressing，簡稱ECAP)技術應用于處理金屬切屑，能夠細化晶粒，改善再制造材料的微觀組織形態，提高機械性能。Lapovok等在《Journal of Materials Science》2014年49卷1193-1204頁上發表“Multicomponent materials from machining chips compacted by equal-channel angular pressing(由等通道轉角擠壓切屑成形制備多組分材料)”一文，報道了通過鋁切屑及鎂切屑的相互混合，由ECAP循環再生多組分合金材料；Luo等在《Journal of Materials Science》2010年45卷4606-4612頁上發表“Recycling of titanium machining chips by severe plastic deformation consolidation(鈦切屑的劇烈塑性變形固態循環)”一文，提出通過回收廢棄的2級鈦(ASTM Grade 2)切屑，并由ECAP技術來循環再制造塊體材料。

Guo等在《Journal of Alloys and Compounds》2013年552卷409-417頁上發表“Enhanced microstructure homogeneity and mechanical properties of AZ31-Si composite by cyclic closed-die forging”(通過循環閉式模鍛改善AZ31-Si復合材料的微觀組織均勻性及機械性質)一文，通過循環閉式模鍛加工AZ31-Si復合材料鑄錠，劇烈塑性變形在350-450℃下開展至5道次。模具由100×100×140mm³外形尺寸的沖頭和180×180×165mm³外形尺寸的模體構成，模具型腔尺寸與沖頭相同。變形加工的塊體超細晶材料尺寸為100×100×20mm³。通過該技術制備的材料在微觀組織均勻性和機械性能方面改善顯著。此外，Guo等在《Materials Science and Engineering A》2012年540卷115-122頁上發表“Enhanced microstructure homogeneity and mechanical properties of AZ31magnesium alloy by repetitive upsetting”(通過重復倒置鍛壓提高AZ31鎂合金的微觀組織均勻性和機械性能)一文，在250-350℃溫度范圍采用重復倒置鍛壓技術加工AZ31鎂合金圓盤通過5道次變形，能將平均晶粒尺寸200μm的鑄錠微觀組織細化至1-2μm.組織均勻性和強度塑性均得以較大提高。

球磨(Ball milling，簡稱BM)是一種廣泛用于制備超細粉體材料的劇烈塑性變形技術。對現有技術文獻的檢索發現，Mahboubi Soufiani等在《Materials and Design》2012年37卷152-160頁上發表“Formation mechanism and characterization of nanostructured Ti6Al4V alloy prepared by mechanical alloying(機械合金化制備Ti6Al4V合金納米結構的形成機制及表征)”一文，報道以鈦、鋁、釩微米粉為原料，通過BM技術制備納米尺度(小于100nm)的Ti-6Al-4V合金。此外，Zadra在《Materials Science and Engineering A》2013年583卷105-113頁上發表“Mechanical alloying of titanium(鈦的機械合金化)”一文，初始原料小于150μm的Ti粉末，首先通過BM處理，獲得小于25μm的純鈦超細粉末，并由放電等離子燒結獲得塊體鈦材。