[發(fā)明專利]一種本質(zhì)耐磨鈦合金及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711454493.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107868878A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫惠麗;黃佳鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波俐辰新能源有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C14/00;C22F1/18
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦合金零件加工領(lǐng)域，尤其涉及一種本質(zhì)耐磨鈦合金及其制造方法。

背景技術(shù)

鈦是20世紀50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高。

但鈦的化學活性大，易受氣體和坩堝材料等的污染，工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì)，還有抗磨性差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。現(xiàn)有技術(shù)中主要通過表面改性增加鈦合金的抗磨性，但目前還沒有一種有效的方式能改善鈦合金的本質(zhì)耐磨性能以及切削性能。現(xiàn)有技術(shù)中主要制約鈦合金加工性能的是鈦合金極易粘刀，與之相矛盾的是同時還會發(fā)生震刀的現(xiàn)象(一般情況下粘刀是由于材料基質(zhì)過軟，而震刀是由于材料基質(zhì)過硬)，造成這種情況的主要是由于鈦合金受熱時易脆化，且易與含鉻(幾乎所有常規(guī)刀具均含有鉻)的刀具產(chǎn)生粘著反應(yīng)。現(xiàn)有的專利技術(shù)中有多種改善這種情況的方法，其中有一種重新配比化學成份的專利技術(shù)，兩種改變機械加工方式的專利技術(shù)，但這兩類方式均難以推廣使用，前者是由于一項從冶煉開頭的新材料從新研到應(yīng)用要經(jīng)歷漫長的試驗和工程實踐檢驗，后者則是需要對每一件鈦合金零件量體裁衣。

因此，市面上急需一種本質(zhì)耐磨性好、機械加工性能好、抗沖擊性能好、可與任何表面強化工藝同時作用、適用范圍廣、填充市場空白的本質(zhì)耐磨鈦合金及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種本質(zhì)耐磨性好、機械加工性能好、抗沖擊性能好、可與任何表面強化工藝同時作用、適用范圍廣的本質(zhì)耐磨鈦合金及其制造方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種本質(zhì)耐磨鈦合金的制造方法，包括以下步驟：

1)生產(chǎn)前準備

①原材料準備：按重量份準備TC17合金錠100份；

②改性材料準備：準備足量高純氬氣、足量噴丸用陶瓷丸；

③工裝及設(shè)備準備：氧化鋁陶瓷坩堝、設(shè)置有電磁攪拌裝置及循環(huán)水冷卻裝置的真空底加熱熔煉爐、與真空底加熱熔煉爐爐腔頂部循環(huán)水冷卻裝置匹配且內(nèi)置循環(huán)水通路的氧化鋁陶瓷收集皿、熱等靜壓爐、鈦合金鑄造模具；

2)鈦合金準備

①將階段1)中步驟①準備的TC17合金錠表面采用0.5MPa、0.1A的陶瓷丸噴丸工藝處理，獲得表面活化潔凈鈦合金；

3)改性

①將階段2)獲得的表面活化潔凈鈦合金盛放在氧化鋁陶瓷坩堝中，然后將氧化鋁陶瓷坩堝放入真空底加熱熔煉爐；

②將氧化鋁陶瓷收集皿安裝在真空底加熱熔煉爐爐腔的頂部并與循環(huán)水冷卻裝置匹配；

③抽真空至1×10^-2Pa-1×10^-3Pa，然后通過底加熱將氧化鋁陶瓷坩堝加熱至1820℃-1850℃，到溫后開啟電磁攪拌，停止抽真空的機械泵運轉(zhuǎn)，維持羅茨泵運轉(zhuǎn)，控制真空度在1×10^-1Pa-5×10^-1Pa；

④到溫后3min-5min開啟循環(huán)水冷卻裝置，升騰的合金蒸汽被收集在氧化鋁陶瓷收集皿中，以固體顆粒形式堆聚，至蒸汽完全消失后關(guān)閉所有設(shè)備，然后采用5bar-6bar的氣壓通入高純氬氣，至爐溫冷卻至室溫時開爐取出氧化鋁陶瓷坩堝，然后將氧化鋁陶瓷收集皿置于原氧化鋁陶瓷坩堝放置區(qū)域；

⑤在爐內(nèi)填充滿高純氬氣，將步驟④擺放的氧化鋁陶瓷收集皿通過底加熱加熱至1820℃-1850℃，至其內(nèi)合金完全熔化，獲得純凈熔池；

⑥將步驟⑤獲得的純凈熔池在保護氣氛氬氣的保護下澆濤至與所需零件相適應(yīng)的鈦合金鑄造模具中，冷卻后脫模，獲得預(yù)制備鈦合金零件；

⑦將步驟⑥獲得的預(yù)制備鈦合金零件采用熱等靜壓爐，以100MPa-120MPa的壓力進行熱等靜壓處理，完成后即獲得所需本質(zhì)耐磨鈦合金。

采用上述方法制造的本質(zhì)耐磨鈦合金，其特征在于：該鈦合金以TC17為原本質(zhì)體，經(jīng)真空蒸發(fā)-凝固處理后再在氬氣保護下熔煉燒結(jié)，然后速冷后又經(jīng)熱等靜壓處理而最終獲得。