[發明專利]鈦或鈦合金制品的粉末冶金制備方法、鈦或鈦合金制品

有效

• 申請號: 201910134186.2
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109865833B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 路新;潘宇;李維斌;徐偉;曲選輝
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F3/04;B22F3/10;C22C1/05;C22C14/00;C22C1/10
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明公開了一種鈦或鈦合金制品的粉末冶金制備方法、鈦或鈦合金制品。該鈦或鈦合金制品的粉末冶金制備方法包括以下步驟：表面處理劑的制備：將氨基硅烷型偶聯劑和聚碳硅烷依次溶于有機溶劑中，制備得到包覆溶液；將氫化脫氫鈦或鈦合金粉加入表面處理劑中，制備得到漿料；將漿料進行干燥處理，制得包覆粉末；將包覆粉末壓制成生坯料；將生坯料進行燒結處理，制得鈦或鈦合金制品。該制備方法通過在粉末表面進行包覆形成有機包覆層，能夠抑制粉末在材料的制備過程中氧含量的增加，同時利用包覆劑PCS的原位自生技術，實現了強化相在鈦基體中的均勻分布，提高材料的力學性能，從而解決了現有技術中制備鈦或鈦合金制品時存在的成本高的技術問題。

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術領域，具體涉及一種鈦或鈦合金制品的粉末冶金制備方法、鈦或鈦合金制品。

背景技術

鈦及鈦合金因具有比強度高、熱穩定性好、抗腐蝕性優異以及良好的生物相容性等特點而被廣泛應用于航空航天、海洋工程、醫用材料等各個領域。然而，鈦及鈦合金的機加工性能差，成為大量生產復雜形狀零部件的阻礙。而粉末冶金工藝作為一種近終成形技術，可以實現鈦及鈦合金零部件的一次成形，避免或減少材料的機加工，提高材料利用率，有效降低制備成本，并能獲得均勻細小組織，因此其成為制備鈦及鈦合金應用零部件最為有效的技術手段之一。

現有的高端粉末冶金鈦制品基本都是以霧化鈦及鈦合金粉末為原料，該粉體制備工序復雜、得粉率低、制備成本高，一般市售價格為2500-3500元/kg，為此高性能粉末冶金鈦制品價格過高，嚴重限制了材料的應用。因此，如何實現鈦及鈦合金零部件的低成本近終成形制備已成為鈦及鈦合金制造所面臨的核心問題。

氫化脫氫(HDH)鈦粉是目前常用市售原料粉末，其制備工序簡單、粒度細小、價格低廉，不到霧化粉末價格的10％。且現有技術亦可將粉末的純度控制在較高水平，其氧含量可低于1500ppm(中國專利CN201310401758.1)，然而由于粉末顆粒細小、形狀不規則、比表面積大，一旦在空氣中暴露即劇烈鈍化，致使粉體氧含量大幅度提高，粉末表面活性急劇降低，導致粉末冶金制件致密化程度低，性能嚴重惡化。此外傳統鈦合金在現有條件下的使用性能已接近極限，無法滿足結構材料在輕質、高強、耐熱和高效成形等方面更為苛刻的要求。因此，對于高性能鈦制品的制備已經顯得尤為重要。

綜上，為了提升低成本高活性HDH鈦粉在高端鈦制品中的應用，實現高性能鈦產品制備的低成本化，開發一種鈦或鈦合金制品的粉末冶金制備方法，能夠保持HDH鈦粉高純低氧的優勢，同時提高材料的力學性能是十分必要的。

除了HDH鈦粉外，隨著性能要求的提升，許多粉末產品要求含氧量越來越低，也需要開發一種適宜的鈦或鈦合金制品的粉末冶金制備方法。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種鈦或鈦合金制品的粉末冶金制備方法、鈦或鈦合金制品。該制備方法通過在HDH鈦或鈦合金粉表面進行包覆形成有機包覆層，能夠抑制粉末在材料的制備過程中氧含量的增加，同時利用包覆劑聚碳硅烷(PCS)的原位自生技術，實現了強化相在鈦基體中的均勻分布，顯著提高材料的力學性能，以解決現有技術中制備鈦或鈦合金制品時存在的成本高的技術問題。

為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，提供了一種鈦或鈦合金制品的粉末冶金制備方法。

該鈦或鈦合金制品的粉末冶金制備方法包括以下步驟：

(1)表面處理劑的制備：將氨基硅烷型偶聯劑和聚碳硅烷依次溶于有機溶劑中，制備得到包覆溶液；

(2)將氫化脫氫鈦或鈦合金粉加入步驟(1)的表面處理劑中，攪拌并超聲處理，制備得到漿料；

(3)將步驟(2)中的漿料進行干燥處理，制得包覆粉末；

(4)將步驟(3)中的包覆粉末壓制成生坯料；

(5)將步驟(4)得到的生坯料進行燒結處理，制得鈦或鈦合金制品。