[發(fā)明專利]一種雙尺度等軸結(jié)構(gòu)的鈦合金及其制備方法與應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210702077.8
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115109959A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊超;陳濤;屈盛官
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C14/00;B22F3/02;B22F3/04;B22F3/10;B22F9/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 鐘燕瓊

1.一種雙尺度等軸結(jié)構(gòu)的鈦合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將目標(biāo)鈦合金成分的合金元素粉末與含碳高分子試劑共混，再進(jìn)行球磨；所述含碳高分子試劑為只含C和H的高分子液體；

(2)將步驟(1)所得混合物與鈦原料粉末按照目標(biāo)鈦合金成分混合均勻，得到燒結(jié)原料；

(3)將步驟(2)所得燒結(jié)原料進(jìn)行壓制和燒結(jié)成形，得到雙尺度等軸結(jié)構(gòu)的鈦合金。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含碳高分子試劑為環(huán)己烷和環(huán)己烯中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含碳高分子試劑的用量相對于每100g合金元素粉末的用量為20-40mL。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述目標(biāo)鈦合金為α+β鈦合金；對應(yīng)地，目標(biāo)鈦合金成分的合金元素粉末為相應(yīng)的中間合金粉末或金屬單質(zhì)粉末；所述合金元素粉末的粒徑為10-45μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述球磨的設(shè)備為QM-2SP20，球磨的轉(zhuǎn)速為250-400rpm、球料比為5:1-20:1、球磨時(shí)間30-50h；或其他型號球磨設(shè)備及等效工藝參數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鈦原料粉末為純鈦粉末或氫化鈦粉末TiH_x，其中0＜x＜2，粒徑為25-150μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述壓制和燒結(jié)成形的方式為模壓-真空燒結(jié)或冷等靜壓-真空燒結(jié)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，

所述壓制和燒結(jié)成形的方式為模壓-真空燒結(jié)；其中，模壓壓力為200-1000MPa，保壓時(shí)間為1-120s，真空燒結(jié)溫度為1000-1500℃，保溫時(shí)間為1-5h；

所述壓制和燒結(jié)成形的方式為冷等靜壓-真空燒結(jié)；其中，壓制壓力為50-350MPa，保壓時(shí)間為1-600s，真空燒結(jié)溫度為1000-1500℃，保溫時(shí)間為1-5h。

9.由權(quán)利要求2-8任一項(xiàng)所述的制備方法制得的一種雙尺度等軸結(jié)構(gòu)的鈦合金，其特征在于，鈦合金微觀結(jié)構(gòu)包括10-30μm的等軸結(jié)構(gòu)區(qū)域及其邊界1-2μm寬、7-40μm長的連續(xù)微米晶β-Ti板條相；其中，10-30μm的等軸結(jié)構(gòu)區(qū)域包括100-400nm的等軸超細(xì)晶α-Ti相，及其晶界100-150nm寬、280-900nm長的超細(xì)晶β-Ti板條相；所述連續(xù)微米晶β-Ti板條相和超細(xì)晶β-Ti板條相構(gòu)成雙尺度結(jié)構(gòu)，等軸超細(xì)晶α-Ti相及其組成的微米級等軸結(jié)構(gòu)區(qū)域構(gòu)成等軸結(jié)構(gòu)。

10.權(quán)利要求9所述的一種雙尺度等軸結(jié)構(gòu)的鈦合金在航空航天、裝甲車、兵器、船舶、汽車等領(lǐng)域高強(qiáng)耐磨結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用。