[發明專利]一種高致密Ti-Nb-Mo系合金的粉末冶金常壓多步燒結方法

有效

• 申請號: 202010134338.1
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111203531B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 蔡奇;李蕙叢;劉金旭;李樹奎;賀川;馮新婭;呂延偉;劉興偉
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/10;B22F3/02;C22C14/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發明提供了一種高致密Ti?Nb?Mo系合金的粉末冶金常壓多步燒結方法，屬于合金技術領域。本發明通過采用程序升溫的方式在常壓下進行多步燒結，在燒結的不同升溫階段采用不同的保護氣氛和氣體流速，能最大限度地發揮氫化鈦提高粉末冶金鈦合金致密度的能力，使燒結后的鈦合金致密度高，組織和性能均勻一致。實施例結果表明，使用本發明提供的常壓多步燒結方法所得Ti?Nb?Mo系合金的致密度能夠達到99％以上，平均晶粒尺寸為30.2～39.7μm，合金的屈服強度可達960MPa，抗壓強度可達1287MPa，臨界破壞應變大于0.7。

技術領域

本發明涉及合金技術領域，特別涉及一種高致密Ti-Nb-Mo系合金的粉末冶金常壓多步燒結方法。

背景技術

隨著鈦合金應用領域的擴大，鈦合金成分中高熔點元素如鈮、鉬等的占比逐漸提升，這給鈦合金工件的粉末冶金近凈成形制造技術帶來了更多難題，容易造成粉末冶金部件致密度偏低。目前，利用粉末冶金方法制備高致密度鈦合金的工藝主要還是通過在高溫下施加壓力以促進鈦合金的燒結致密化。然而，熱壓燒結法容易獲得晶粒細小、接近理論密度、氣孔率接近零的燒結體，但不適合生產大尺寸復雜形狀的產品；熱等靜壓法可用于制備高精度的異形件，工件性能接近鑄件，但需制作包套，對于復雜工件而言，包套制作周期長、成本高。上述工藝對設備的要求均較高，模具的形狀也多受限，且生產成本通常較高，不利于大規模批量生產。

模壓成型+常壓燒結工藝與上述工藝相比，具有生產成本低、利于批量生產及可燒結大尺寸異形件的優點。但是，使用常規常壓燒結工藝所得鈦合金往往晶粒粗大、致密度低，要達到提升致密度的目的，通常只能通過提高燒結溫度或延長保溫時間的手段，這種手段大大提高了電能消耗和生產成本。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種高致密Ti-Nb-Mo系合金的粉末冶金常壓多步燒結方法，本發明提供的燒結方法成本低，所得Ti-Nb-Mo系合金致密度高，晶粒度低，且具有良好的力學性能。

為了實現上述發明的目的，本發明提供以下技術方案：

(1)本發明提供了一種高致密Ti-Nb-Mo系合金的粉末冶金常壓多步燒結方法，將Ti-Nb-Mo系合金原料混合，模壓成型后得到壓坯；

(2)對所述壓坯進行常壓程序升溫，所述程序升溫包括以下步驟：

將爐中的真空度降至2×10^-3～4×10^-3Pa，通入流動H₂至爐內氣壓穩定在1×10⁵Pa后，將H₂流動速率保持在100～400mL/min的恒定值，將所述壓坯從室溫第一升溫至400～500℃；

將第一升溫時通入的H₂排出，將爐內的真空度降至2×10^-3～4×10^-3Pa，通入Ar至爐內氣壓提升至1×10⁵Pa后關閉進氣閥和出氣閥，在密閉Ar靜態氣氛中，將所述第一升溫后的壓坯第二升溫至750～850℃；

解除密閉狀態，以500～2000mL/min的速率通入流動Ar，在所述流動Ar氣氛內將所述第二升溫后的壓坯第三升溫至1050～1150℃；

將流動Ar降低至100～400mL/min的速率后通入，將所述第三升溫后的壓坯第四升溫至1500～1700℃；

(3)在通入速率為100～400mL/min的流動Ar條件下，將程序升溫后的壓坯進行常壓保溫后降溫，得到高致密Ti-Nb-Mo系合金。

優選的，所述第一升溫的升溫速率為2～5℃/min。

優選的，所述第二升溫的升溫速率為5～8℃/min。

優選的，所述第三升溫的升溫速率為3～5℃/min。