[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)高塑粉末鈦合金的燒結(jié)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210397064.4
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114769591A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳剛;秦明禮;曲選輝;田漢清;辛富生;魏敬浩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: B22F3/10
• 分類號: B22F3/10;B22F3/22;B22F9/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種高強(qiáng)高塑粉末鈦合金的燒結(jié)制備方法，具體涉及注射成形領(lǐng)域。該方法稱取一定量的市售氫化脫氫TC4鈦合金粉末，通過采用氣流磨對其進(jìn)行粉體活化改性處理；將處理后的鈦合金粉末與粘結(jié)劑經(jīng)過混練、造粒得到喂料；再將所述喂料注射成形，得到坯料；并將獲得的坯料進(jìn)行溶劑脫脂以及熱脫脂；最后采用高真空鎢絲爐或高真空鉬絲爐在最高溫度950℃～1050℃進(jìn)行高真空燒結(jié)10min～360min，隨爐冷卻，得到抗拉強(qiáng)度大于950MPa，延伸率大于15％的鈦合金燒結(jié)制品。采用該方法可在相對低溫條件下燒結(jié)制得高強(qiáng)度高塑性的鈦合金燒結(jié)產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高塑粉末鈦合金的燒結(jié)制備方法，具體涉及注射成形領(lǐng)域，采用該方法可在相對低溫條件下燒結(jié)制得高強(qiáng)度高塑性的鈦合金燒結(jié)產(chǎn)品。本發(fā)明屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，是一種高強(qiáng)高塑粉末鈦合金的燒結(jié)制備方法。

技術(shù)背景

鈦及鈦合金因其輕質(zhì)、高強(qiáng)、難腐蝕、生物相容性好等特點(diǎn)，在航空航天、生物醫(yī)療、能源化工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于鈦合金的加工性能差，熔煉鑄造、擠壓鍛造等傳統(tǒng)加工技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)鈦材的高效、低能耗和低成本的穩(wěn)定生產(chǎn)。

金屬粉末近凈成形是一種以粉末為原料，基本無需加工即能實(shí)現(xiàn)制件近凈成形的技術(shù)，屬于粉末冶金技術(shù)，通常包括粉末制備、成形、燒結(jié)、后處理等工藝流程，相對于傳統(tǒng)工藝而言，具有工藝簡單、原料利用率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

但是，除了在高端領(lǐng)域得到有限應(yīng)用之外，鈦合金制品仍未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，究其原因主要?dú)w結(jié)于：(1)制件力學(xué)性能不夠；(2)成本較高。當(dāng)前，高品質(zhì)鈦合金粉末主要通過霧化技術(shù)制得，而由于技術(shù)的局限性，造成了高品質(zhì)鈦合金粉末的價格居高不下。氫化脫氫等工藝可批量制備低成本鈦合金粉末，但因其品質(zhì)低，致使制件的力學(xué)性能不佳。此外，現(xiàn)有近凈成形工藝難以實(shí)現(xiàn)鈦及鈦合金制件的組織與性能的有效調(diào)控，無法平衡其性能與成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種降低燒結(jié)溫度制得高強(qiáng)高塑粉末鈦合金制品的燒結(jié)方法。

一種高強(qiáng)高塑粉末鈦合金的燒結(jié)方法，特征在于，包括以下步驟：

(1)稱取一定量的市售氫化脫氫TC4鈦合金粉末，通過采用氣流磨對其進(jìn)行粉體活化改性處理；

(2)將處理后的鈦合金粉末與粘結(jié)劑經(jīng)過混練、造粒得到喂料；

(3)將所述喂料注射成形，得到坯料；

(4)將獲得的坯料進(jìn)行溶劑脫脂以及熱脫脂；

(5)采用高真空鎢絲爐或高真空鉬絲爐在最高溫度950℃～1050℃進(jìn)行高真空燒結(jié)10min～360min，隨爐冷卻，得到抗拉強(qiáng)度大于950MPa，延伸率大于15％的鈦合金燒結(jié)制品。

上述方法步驟(1)中，所述市售鈦合金粉為不規(guī)則形貌、近球形或球形粉末中的一種或多種；稱取粉末質(zhì)量優(yōu)選500g～1000g；

上述方法步驟(1)中，所述氣流磨為扁平式氣流磨、對噴式氣流磨中的一種或多種，優(yōu)選對噴式氣流磨；

上述方法步驟(1)中，所述粉體活化改性處理包括：氣流磨破碎、研磨、分散、整形工藝；

上述方法步驟(1)中，氣流磨破碎、研磨、整形工藝所用氣體為氮?dú)狻鍤狻⒑狻⒌獨(dú)寤旌蠚庵械囊环N或多種，所用研磨氣壓為0.1MPa～10MPa之間，氣流磨研磨時間為1min～20min；

上述方法步驟(2)中，注射成形的粘結(jié)劑體系選用由微晶蠟、聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸組成的蠟基粘結(jié)劑，原料粉末與粘結(jié)劑按1:1～13:7的體積比進(jìn)行機(jī)械混合，然后將機(jī)械混合后的粉末與粘結(jié)劑加入密煉機(jī)中進(jìn)行密煉，密煉出的混合均勻的膏狀喂料經(jīng)造粒機(jī)擠出造粒或破碎機(jī)破碎，得到直徑2～3mm的顆粒狀喂料。

上述方法步驟(4)中，溶劑脫脂溶劑為三氯乙烯或者己烷的一種。