[发明专利]氢化钛粉末制备钛及钛合金制品工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属粉末制备生产领域，特别是涉及钛及钛合金的生产加工领域。

背景技术

用传统的熔铸法生产钛材如图1，首先要将海绵钛及合金熔化后浇铸成大块铸锭，然后进行开坯、锻造，再通过轧制、挤压等方式得到各种钛材，最后机械加工制得产品。这种方式工艺路线长，设备投资大，且钛的熔炼能耗高，损耗高，开坯轧制成材率低，从而导致生产成本高。

而传统粉末冶金法生产钛材如图2，首先将钛及合金熔化后雾化制粉，分级、混合后进行近净成型压制，然后真空烧结。此方法发挥了粉末冶金方法的优势，缩短了工艺流程，提高了成材率，降低了能耗，但熔炼雾化制粉过程中粉体收得率仍然是制约生产成本的瓶颈，且其烧结后所得到的产品密度不够高(＜98％)，含氧量高，因而影响产品性能。若通过热等静压等方式提高其密度，又增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的是提供一条从钛粉到钛合金制品的低成本高性能的生产工艺路线，

本发明氢化钛粉末制备钛及钛合金制品方法，其特征在于含有以下工艺步骤：

(1)将长期存放的海绵钛进行烘干：烘干必须在真空条件下进行，温度210℃～200℃，时间1hour，真空度1×10^-2Pa～1×10^-3Pa；

(2)氢化：将海绵钛装入氢化炉内进行氢化：加温通入氢气前须先抽真空，温度200～700℃，时间3hour，炉内氢气压力＞1个大气压，氢气必须经过净化设施进行净化；

(3)破碎：将氢化钛粉末装入球磨机进行机械破碎，破碎后进行分级，破碎过程须在保护气氛下进行；

(4)近净成型：按产品要求取适合粒度等级的氢化钛粉与合金粉末混合后进行近净成型压制，压制参数依产品对密度等性能的要求而定；

(5)真空脱氢烧结：温度350～1350℃分段烧结，时间4～6hour，真空度1×10^-2Pa～1×10^-4Pa；

(7)制品可根据需要进一步进行加工。

步骤(2)中在氢化过程中海绵钛装炉后先将氢化炉抽真空，真空度达到1×10^-2Pa～1×10^-4Pa。

步骤(4)的混合须在保护气氛下进行。

本发明采用由海绵钛氢化制成的氢化钛粉代替钛粉制作粉末冶金制品的工艺，首先将海绵钛氢化，将脆性的氢化钛破碎分级后与合金元素混合，然后进行近净成型压制，在真空烧结的过程中完成脱氢。在使用氢化钛粉直接成型的过程中，由于脆性的氢化钛粉的二次破碎，压坯密度比使用钛或钛合金粉时更高，同时避免了钛的氧化，在烧结过程中由于氢化钛的的分解，烧结坯的密度会迅速上升(＞99％).如图3，所生产的钛及钛合金制品密度达到理论密度的99％以上。

本发明方法工艺过程短，成材率高，成本低，产品的密度高，含氧量低，性能好。

附图说明

下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。

图1传统的熔铸法生产钛材方法路线图；

图2传统粉末冶金法生产钛材方法路线图；

图3为本发明的钛粉到钛合金制品的生产工艺路线图。

具体实施方式

本发明结合CP-Ti制品生产实例对实施方式具体描述：

实施例1

原料：根据产品要求，按照GB/T2524-2002(修订版)选用相应等级的海绵钛。长期存放的海绵钛需要进行烘干。烘干必须在真空条件下进行以避免氧化。烘干工艺：温度200℃，时间1hour，真空度1×10^-2Pa；

氢化：将海绵钛装入氢化炉内进行氢化。加温通入氢气前须先抽真空，真空度1×10^-2Pa。氢化工艺：温度200℃，时间3hour，炉内氢气压力＞1个大气压。氢气必须经过净化设施进行净化；

破碎：将氢化钛粉末装入球磨机进行机械破碎。破碎后进行分级，破碎过程须在保护气氛下进行；

按产品要求取适合粒度等级的氢化钛粉进行近净成型压制。压制参数依产品而定；

真空脱氢烧结：烧结工艺：温度350℃分段烧结，时间4hour，真空度1×10^-2Pa。

制品可根据需要进一步进行加工。

实施例2