[發明專利]一種高強度Zr-Ti基合金的制備方法

有效

• 申請號: 202011430506.8
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112662903B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 劉金旭;劉爽;劉興偉;李樹奎;呂延偉;賀川;薛鑫瑩;馮新婭
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C14/00;C22C16/00;B22F3/04;B22F3/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王術娜

本發明提供了一種高強度Zr?Ti基合金的制備方法，屬于粉末冶金技術領域。本發明提供的制備方法，包括以下步驟：將Zr粉末和Ti粉末混合，得到混合粉末；將所述混合粉末進行冷等靜壓成型，得到成型坯體；將所述成型坯體進行燒結，得到Zr?Ti基合金。本發明通過冷等靜壓成型降低混合粉末間的孔隙度，提高成型坯體的致密度；通過控制不同燒結階段的燒結溫度、燒結時間和燒結環境，并通過在第三燒結階段施加壓力，進一步提高Zr?Ti基合金的致密度和組織均勻性。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，尤其涉及一種高強度Zr-Ti基合金的制備方法。

背景技術

Zr-Ti基合金具有耐腐蝕能力、耐熱性能、核性能和生物相容性好的優點，在航空航天、生物醫用和體育器材等結構件領域表現出良好的應用前景。

Zr-Ti基合金通常采用鑄錠冶金法制備，該類方法存在制得的Zr-Ti基合金成分偏析、組織縮松和縮孔等問題，導致Zr-Ti基合金的致密度差，一般為95～97％，需要后續進行熱處理和熱變形等工藝消除組織缺陷。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種高強度Zr-Ti基合金的制備方法，本發明提供的制備方法制得的Zr-Ti基合金的組織均勻，致密度高。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供了一種高強度Zr-Ti基合金的制備方法，包括以下步驟：

將Zr粉末和Ti粉末混合，得到混合粉末；

將所述混合粉末進行冷等靜壓成型，得到成型坯體；所述冷等靜壓成型的壓力為200～400MPa，保壓時間為15～60min；

將所述成型坯體進行燒結，得到Zr-Ti基合金；

所述燒結包括依次進行的第一燒結、第二燒結和第三燒結：

所述第一燒結的溫度為300～500℃，保溫時間為1～5h，由室溫升溫至所述第一燒結的溫度的升溫速率為5～10℃/min，所述第一燒結在氫氣氣氛中進行；所述第二燒結的溫度為800～1000℃，保溫時間為1～2h，由所述第一燒結的溫度升溫至所述第二燒結的溫度的升溫速率為1～2℃/min，所述第二燒結在真空條件下進行；所述第三燒結的溫度為1300～1500℃，保溫時間為1～4h，壓力為1～10MPa；所述第三燒結在氬氣氣氛中進行；由所述第二燒結的溫度升溫至所述第三燒結的溫度的升溫速率為3～5℃/min，氬氣分壓為10～50mbar。

優選地，所述混合為濕混，所述濕混的介質為無水乙醇，所述混合粉末的總體積與所述無水乙醇的體積比為1：2～5。

優選地，所述混合的轉速為100～300r/min，時間為3～10h。

優選地，所述混合粉末中包括分散劑，所述分散劑的質量為所述Zr粉末和Ti粉末的總質量的0.2～0.6wt.％。

優選地，所述Zr粉末和Ti粉末的質量比為1:99～99:1。

優選地，所述Zr粉末和Ti粉末的粒徑獨立地為5～45μm。

優選地，所述混合粉末中還包括微量金屬粉末，所述微量金屬粉末包括Cr粉末、V粉末、W粉末、Cu粉末、Co粉末、Mo粉末、Ni粉末和Fe粉末中的一種或多種。

優選地，所述微量金屬粉末的質量為所述Zr粉末和Ti粉末的總質量的0.1～5.0wt.％。

優選地，所述冷等靜壓成型前還包括將所述混合粉末進行真空干燥處理，所述真空干燥處理的溫度為40～80℃。