[發(fā)明專利]一種非晶鈦基合金及其制備工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310289225.2
• 申請(qǐng)日: 2023-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN116479349A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王秀婷;李潔;李剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): C22C45/10
• 分類號(hào): C22C45/10;C22C1/04;C22C1/11
• 代理公司: 成都頂峰專利事務(wù)所(普通合伙) 51224
• 代理人: 李崧巖

本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種非晶鈦基合金及其制備工藝；本發(fā)明未采用液態(tài)金屬快速凝固的方式制備非晶合金塊，而是使用粉末超高壓固結(jié)，在晶化溫度以下，將其制備為非晶鈦基合金，避免了液態(tài)金屬快速凝固法對(duì)制備樣品尺寸的限制，之后本申請(qǐng)為進(jìn)一步的提高本發(fā)明制備的非晶鈦基合金的表面硬度，本發(fā)明還使用激光熔覆的方式在其表面制備了耐磨層，并且本發(fā)明對(duì)耐磨層組分進(jìn)行了嚴(yán)格限定，從而減少非晶鈦基合金與耐磨層之間應(yīng)力，避免發(fā)生剝離現(xiàn)象，進(jìn)一步的提升了結(jié)合性能與耐用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種非晶鈦基合金及其制備工藝。

背非晶合金作為一種短程有序，長(zhǎng)程無序的合金材料，不存在影響普通合金強(qiáng)度的空位、位錯(cuò)、晶界等微觀層面的缺陷，因而相較于普通合金在某些力學(xué)性能方面有著更為優(yōu)異的表現(xiàn)，具有相對(duì)的硬度以及耐化學(xué)侵蝕性能，得益于此，非晶態(tài)合金在機(jī)械航天等領(lǐng)域具有著巨大的應(yīng)用潛力，如能進(jìn)一步提升非晶合金的表面硬度與其耐磨性能，將極大的提高非晶合金作為接觸材料的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種非晶鈦基合金及其制備工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種非晶鈦基合金，具有以下特征：按重量百分比計(jì)，所述非晶鈦合金基體包括以下組分：鈦：28.4-31.1％、鎳：18.7-20.5％、銅：9.4-10.5％、鋁：14.4-15.1％、硅：22.5-26.5％。

一種非晶鈦基合金的制備工藝，包括以下步驟：

S1.將鈦粉、鎳粉、銅粉、鋁粉、和硅粉配制好并混合均勻，裝入棒磨機(jī)研磨罐中，將研磨罐抽真空后，充入高純氬氣，研磨處理35-45h；

S2.研磨結(jié)束后，研磨罐內(nèi)抽真空，加入無水乙醇，繼續(xù)研磨10-20min后，停止研磨，取出研磨金屬粉末，靜置分層后取出上清液，真空蒸發(fā)至恒重，得到非晶合金粉末；

S3.在金剛石模具腔體內(nèi)鋪放一層石墨紙，將步驟S2制得的非晶合金粉末裝入金剛石模具中，振實(shí)后，放入高壓六面頂壓機(jī)中，高壓固結(jié)，得到非晶鈦基合金。

熔覆制備耐磨層，熔覆結(jié)束后，拋光表面，得到非晶鈦基合金。

進(jìn)一步的，步驟S11中，所述鈦粉、鎳粉、銅粉、鋁粉、和硅粉的粒徑為150-200目。

進(jìn)一步的，步驟S11中，研磨時(shí)，棒磨機(jī)振幅為10-15mm，研磨棒為φ10mm不銹鋼棒，棒料比為55-60:1，研磨過程中研磨罐夾層通循環(huán)水冷卻。

進(jìn)一步的，步驟S13中，高壓固結(jié)，包括以下步驟：

室溫條件下，對(duì)金剛石模具腔體中的非晶合金粉末加壓至1.8-2.2GPa保壓15-25min后，加壓至5.5-6.5GPa，以12-18℃/min的速率升溫至350℃，熱壓固結(jié)0.8-1.5h后，停止加熱，冷卻至室溫后，卸壓，完成高壓燒結(jié)。

進(jìn)一步的，應(yīng)用時(shí)，所述非晶鈦基合金的表面還制備有耐磨層；其中，按重量百分比計(jì)，所述耐磨層包括以下組分：碳化硅：33-45％、鈦：41.5-48％，余量為硅。

進(jìn)一步的，所述耐磨層的制備方法，包括以下步驟：

a.將碳化硅粉、鈦粉與硅粉混合，共混30-45min后，得到耐磨層粉末；

b.拋光非晶鈦基合金表面至鏡面后，使用無水乙醇超聲洗滌15min后，熱風(fēng)干燥后，氬氣氛圍下，耐磨層粉末氣流送粉，使用光纖激光器在非晶鈦基合金表面

進(jìn)一步的，所述碳化硅粉的粒徑為15-30微米，所述硅粉的粒徑為30-45微米，所述鈦粉的粒徑為60-80微米。

進(jìn)一步的，步驟B中，耐磨層粉末氣流送粉量為20-100g/min。