[發明專利]一種添加稀土氧化物的高性能鈦合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202110709759.7
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113430417A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 羅鐵鋼;馮波;馮曉偉;路建寧;羅宇恒
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院新材料研究所
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/05;C22C1/10;B22F9/04;B22F3/105
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 馮潔

本發明公開了一種添加稀土氧化物的高性能鈦合金及其制備方法，涉及粉末冶金技術領域；該方法包括：將球形的Ti?6Al?4V粉末和納米Y₂O₃粉末混合，得到混合料；將混合料分批次裝入石墨模具中，并放置于SPS燒結爐中進行抽真空處理；將抽真空處理后的混合料在SPS燒結爐中進行燒結。一方面，該方法通過加入納米Y₂O₃粉末的加入，能有效地轉變Ti?6Al?4V鈦合金的組織結構，使其抗拉強度、屈服強度和塑性均獲得改善。另一方面，該方法在真空環境中進行燒結能避免氧氣對鈦合金粉末的氧化，確保制備的鈦合金不被氧化，從而能充分利用稀土氧化物和鈦合金之間的潤濕性，減少燒結產物的缺陷并提高拉伸強度和塑形。

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術領域，具體而言，涉及一種添加稀土氧化物的高性能鈦合金及其制備方法。

背景技術

Ti-6Al-4V鈦合金具有比強度高、低溫性能和高溫性能良好、耐腐蝕性能和生物相容性好等優點。隨著鈦合金應用范圍的不斷擴大，Ti-6Al-4V鈦合金不僅在航空航天和生物醫療器件等方面已經得到了廣泛應用，而且還悄然地走進了日常生活。但由于Ti-6Al-4V鈦合金在熔煉過程中會產生缺陷區，在缺陷區存在微區化學成分不均勻，主要體現在O含量偏高，Al和V含量偏低，形成富氧的夾雜。形成粗大的相組織，導致顯微硬度和塑性下降，因此在變形過程中由于脆性大導致縮孔和裂紋，從而影響Ti-6Al-4V鈦合金的機械性能。目前，有很多方法可以來提高Ti-6Al-4V鈦合金的硬度，如物理氣相沉積法和化學氣相沉積法等。這些方法對本質的提高都有限，并且獲得附著層不穩定，容易脫落。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供一種添加稀土氧化物的高性能鈦合金及其制備方法，該制備方法制備得到的添加稀土氧化物的高性能鈦合金具有強度高、韌性好的優點。

本發明是這樣實現的：

第一方面，本發明提供一種添加稀土氧化物的高性能鈦合金的制備方法，包括：

將球形的Ti-6Al-4V粉末和納米Y₂O₃粉末混合，得到混合料；

將混合料分批次裝入石墨模具中，并放置于SPS燒結爐中進行抽真空處理；

將抽真空處理后的混合料在SPS燒結爐中進行燒結。

在可選的實施方式中，在混合料中，Ti-6Al-4V粉末和納米Y₂O₃粉末的質量比為(99～100):(1～0.1)。

在可選的實施方式中，在混合料中，Ti-6Al-4V粉末和納米Y₂O₃粉末的質量比為(99.2～99.5):(0.8～0.5)。

在可選的實施方式中，Ti-6Al-4V粉末的粒徑為15～45μm；納米Y₂O₃粉末的粒徑為20～30nm。

在可選的實施方式中，混合料由球形的Ti-6Al-4V粉末和納米Y₂O₃粉末在球磨條件下混合得到，且球磨的球料比為(3～4)：1，球磨轉速為200～400r/min，球磨時間為2～5h；

或者，

混合料由球形的Ti-6Al-4V粉末和納米Y₂O₃粉末在球磨條件下混合，然后在混料機中攪拌混合得到；其中，球磨的球料比為(3～4)：1，球磨轉速為200～400r/min，球磨時間為2～5h；攪拌的速度為30～45rpm，攪拌時間為2～3h。

在可選的實施方式中，在將混合料分批次裝入石墨模具的步驟中：