專利名稱：一種Ti-6Al-4V合金的粉末冶金方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉末冶金鈦方法，特別涉及一種鈦合金粉末冶金方法。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金具有密度低、比強(qiáng)度高、抗腐蝕能力強(qiáng)、高溫性能優(yōu)良等優(yōu)點，在石化、 航空航天、生物工程及汽車工業(yè)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。但鈦合金的高成本、難加工等問 題一直制約了它的大規(guī)模使用。因此，尋求簡便的制備工藝，降低制造成本，使其性價比為 市場所接受一直是鈦合金研究的熱點之一。粉末冶金由于近凈成形的特點，是低成本制造 高性能鈦合金的理想工藝。但鈦合金加工硬化速率高的特性使其用傳統(tǒng)的模壓方法成形十 分困難，需要進(jìn)一步借助熱壓、熱等靜壓或鍛造等昂貴的方法提高致密度，導(dǎo)致制造成本急 劇升高。近十年發(fā)展起來的高速壓制(HVC)技術(shù)是一種極具優(yōu)勢的粉末成形技術(shù)，兼具動 態(tài)壓制的高沖擊能量和傳統(tǒng)壓制的高效平穩(wěn)等共同特征，可實現(xiàn)冷態(tài)下(室溫)粉末的高 密度成形和連續(xù)化生產(chǎn)。目前HVC技術(shù)成形狗粉、Cu粉等延性粉末取得了良好的效果，國 外已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，該技術(shù)規(guī)模化生產(chǎn)的鐵基齒輪件的密度可達(dá)7. 7g/cm3，而采用傳統(tǒng) 的粉末冶金技術(shù)，即便如溫壓、復(fù)壓復(fù)燒技術(shù)通常也只能得到7. 3g/cm3左右的密度。HVC瞬 間絕熱沖擊成形的特征使其有望成形具有高硬化速率和脆性粉末(如Ti、Mo和W粉)。但 目前國際上尚沒有利用高速壓制技術(shù)成形鈦合金粉末的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種Ti-6A1_4V合金的粉末冶金方法，能夠近凈成形、短 流程、低成本地制備性能優(yōu)良的粉末冶金鈦合金。本發(fā)明的Ti-6A1_4V合金的粉末冶金方法步驟如下1.用潤滑劑潤滑模具內(nèi)壁；2.采用沖擊能量與裝粉量之比為304 1065J 7. 43 9. 65g，將-100 -300 目的Ti-6A1-4V粉末填充于模腔內(nèi)，預(yù)壓排氣后，壓制生坯；3.將生坯以3 4°C/min的升溫速率，在真空度為IX 10_3 IX KT4Pa和1250 1300°C下燒結(jié)2 3h，冷卻后得到Ti-6A1-4V合金。所述潤滑劑為硬脂酸鋅的乙醇溶液或Mo&。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過采用高速壓制成形技術(shù)實現(xiàn)鈦合金粉末的成形，制 備高密度的生坯，經(jīng)燒結(jié)后，得到成本低廉、性能優(yōu)良的粉末冶金Ti-6A1-4V合金。燒結(jié)后 的合金的致密度為95. 1 97. 8%，硬度HV為261 ；358，壓縮強(qiáng)度為1600 2100MPa。本方法的優(yōu)點是以Ti-6A1-4V合金粉末為原料，經(jīng)一次高速成形并采用真空燒 結(jié)工藝，即可獲得高致密的燒結(jié)產(chǎn)品，而無需借助熱等靜壓工藝進(jìn)一步提高燒結(jié)產(chǎn)品的致 密度。采用本工藝制備粉末冶金鈦產(chǎn)品時，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低了生產(chǎn)成本，并能高效穩(wěn) 定地進(jìn)行生產(chǎn)，可滿足實際工業(yè)生產(chǎn)的需求。


圖1為實施例4的Ti-6A1_4V合金的金相照片。
具體實施例方式實施例1用硬脂酸鋅的乙醇溶液潤滑模具內(nèi)壁。以氫化脫氫法制備的-100目Ti-6A1_4V 合金粉末為原料，采用沖擊能量與裝粉量之比為1065J 9. 65g，將粉末填充模腔內(nèi)，經(jīng)預(yù) 壓排氣后，壓制生坯。將生坯置于高真空燒結(jié)爐中，以3°C /min的升溫速率，在1250°C進(jìn)行 燒結(jié)3h，真空度為1 X 10_3 1 X 10_4Pa。隨爐冷卻得到粉末冶金Ti_6Al_4V合金。排水法 測其致密度為95. 1%，硬度浙為沈1，壓縮強(qiáng)度為1600MPa。實施例2用硬脂酸鋅的乙醇溶液潤滑模具內(nèi)壁。以氫化脫氫法制備的-200目Ti-6A1_4V 合金粉末為原料，采用沖擊能量與裝粉量之比為913J 8. 43g，將粉末填充模腔內(nèi)，經(jīng)預(yù)壓 排氣后，壓制生坯。將生坯置于高真空燒結(jié)爐中，以3°C /min的升溫速率，在1250°C進(jìn)行燒 結(jié)3h，真空度為1 X 10_3 1 X 10_4Pa。隨爐冷卻后得到粉末冶金Ti_6Al_4V合金。排水法 測其致密度為96. 0%，硬度HV為302，壓縮強(qiáng)度為1890MPa。實施例3用硬脂酸鋅的乙醇溶液潤滑模具內(nèi)壁。以氫化脫氫法制備的-300目Ti-6A1_4V 合金粉末為原料，采用沖擊能量與裝粉量之比為304J 7. 43g，將粉末填充模腔內(nèi)，經(jīng)預(yù)壓 排氣后，壓制生坯。將生坯置于高真空燒結(jié)爐中，以3°C /min的升溫速率，在1250°C進(jìn)行燒 結(jié)3h，真空度為1 X 10_3 1 X 10_4Pa。隨爐冷卻后得到粉末冶金Ti_6Al_4V合金。排水法 測其致密度為95. 8%，硬度HV為四1，壓縮強(qiáng)度為1880MPa。實施例4用MO&潤滑模具內(nèi)壁。以氫化脫氫法制備的-300目Ti-6A1_4V合金粉末為原 料，將粉末填充模腔內(nèi)，采用沖擊能量與裝粉量之比為913J 7. 43g，經(jīng)預(yù)壓排氣后，壓制 生坯。將生坯置于高真空燒結(jié)爐中，以3°C /min的升溫速率，在1250°C進(jìn)行燒結(jié)池，真空度 為1X10—3 lX10_4Pa。隨爐冷卻后得到粉末冶金Ti_6Al_4V合金。排水法測其致密度為 97. 6%，硬度HV為；358，壓縮強(qiáng)度為2100MPa。實施例5用硬脂酸鋅的乙醇溶液潤滑模具內(nèi)壁。以氫化脫氫法制備的-300目Ti-6A1_4V 合金粉末為原料，采用沖擊能量與裝粉量之比為913J 7. 43g，將粉末填充模腔內(nèi)，經(jīng)預(yù)壓 排氣后，壓制生坯。將生坯置于高真空燒結(jié)爐中，以4°C /min的升溫速率，在1300°C進(jìn)行燒 結(jié)3h，真空度為1 X 10_3 1 X 10_4Pa。隨爐冷卻后得到粉末冶金Ti_6Al_4V合金。其致密 度為97. 8%，硬度HV為350，壓縮強(qiáng)度為2040MPa。
權(quán)利要求
1.一種Ti-6A1-4V合金的粉末冶金方法，其特征是由以下步驟組成1)用潤滑劑潤滑模具內(nèi)壁；2)采用沖擊能量與裝粉量之比為304 1065J 7. 43 9. 65g，將-100 -300目的 Ti-6A1-4V粉末填充于模腔內(nèi)，預(yù)壓排氣后，壓制生坯；3)將生坯以3 4°C/min的升溫速率，在真空度為1X10—3 IX ICT4Pa和1250 1300°C下燒結(jié)2 3h，冷卻后得到Ti-6A1-4V合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ti-6A1-4V合金的粉末冶金方法，其特征是所述潤滑劑是硬 脂酸鋅的乙醇溶液或MoS2。
全文摘要
一種Ti-6Al-4V合金的粉末冶金方法，其特征是用潤滑劑潤滑模具內(nèi)壁；用-100～-300目的Ti-6Al-4V粉末填充于模腔內(nèi)，預(yù)壓排氣后，采用沖擊能量與裝粉量之比為304～1065J∶7.43～9.65g，壓制生坯；將生坯以3～4℃/min的升溫速率，在真空度為1×10-3～1×10-4Pa和1250～1300℃下燒結(jié)2～3h，冷卻后得到Ti-6Al-4V合金。本發(fā)明工藝過程簡單，能夠近凈成形、短流程、低成本地制備性能優(yōu)良的粉末冶金鈦合金，可適用于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明所制備鈦合金的致密度為95.1～97.8％，硬度HV為261～358，壓縮強(qiáng)度為1600～2100MPa。
文檔編號B22F3/16GK102133641SQ20111009893
公開日2011年7月27日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者蔡一湘, 閆志巧 申請人:廣州有色金屬研究院