[发明专利]钛及钛合金粉末冶金异型件制备方法

说明书

技术领域

本发明属材料加工技术领域，具体涉及一种钛及钛合金粉末冶金异型件制备方法。

背景技术

钛及钛合金材料具有强度高和耐腐蚀性强的特点，国内、国际广泛用于航空、航天、化工、机械、制盐等诸多领域中，在国内民用方面正在扩大应用领域。由于钛及钛合金材料具有稳定的物理、化学性能及比强度高，抗腐蚀能力强的优点，目前国内只有铸锭、板材、管材、棒材及浇铸成型的铸件产品，钛及钛合金的粉末产品只是应用于一些合金添加剂和烟花爆竹行业，远满足不了一些特殊要求的异型件产品，对钛及钛合金粉末异型件的产品只能用真空浇铸的工艺方法，生产成本高，成品率低，最重要的是：异型件内部气孔多，不易被检查发现，致使浇铸的异型件产品难以保证产品质量，这是浇铸成型的异型件产品目前没有能够安全解决的工艺难题。金属粉末的冶金制品在生产过程中有几大难点：其一是钛金属是活泼的金属，在粉末制取过程中很容易与间隙元素亲合，会发生自燃；其二，钛及钛合金粉末制取都是采用氧化、球磨、过筛的工艺，所以粉末粒度形状较规则，这就给异型件的压制成型造成很大困难，要求的成型压力很高，一般的油等静压机是达不到要求的；其三，真空烧结的升温速度和最终保温温度的工艺控制难度大。上述方面限制了钛及钛合金粉末冶金异型件制品工艺研制，因此有必要改进。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种钛及钛合金粉末冶金异型件制备方法，可解决异型件制品内部气孔的难题和密度偏低的问题，提高了异型件制品的物理性能和化学性能。

本发明采用的技术方案：钛及钛合金粉末冶金异型件制备方法，包括下述步骤：

1)选取原材料，海绵钛或钛合金；

2)将海绵钛或钛合金放入真空度为10x10^-2Pa的真空烧结炉内加热至550℃，注入氢气，氢化时间3小时，使海绵钛或钛合金发生氢脆，随炉冷却至60度出炉；

3)将氢化海绵钛或钛合金装入球磨罐中，在氩气保护下进行球磨；

4)将球磨粉末采用震动筛选，分成80-300目各种不同的粒度；

5)采用橡胶制作成规格不同的各种异型件橡胶软模具；

6)将粒度不同的粉末搭配后装入搅拌器内充分混合均匀；

7)将混合均匀的粉末装入橡胶软模具，经冷等静压340-380兆帕压力压铸成型后脱模；

8)真空烧结，将脱模后的异型件坯料放入真空度为10x1.2^-2Pa的真空烧结炉内分四个阶段烧结：

第一阶段，用1小时缓慢将异型件坯料升温至180-250℃，保温2-2.5小时脱气；

第二阶段，用2小时缓慢将异型件坯料从180-250℃升温至700-800℃，保温5-6小时脱氢；

第三阶段，用3小时缓慢将异型件坯料从700-800℃升温至870-1020℃，保温2-2.5小时预烧结；

第四阶段，用2小时缓慢将异型件坯料从870-1020℃升温至1200-1250℃，保温2小时40分钟-3小时，随炉冷却至60度，出炉。

上述步骤3中，球磨机转速290r/min，球磨时间25-32小时。

进一步地，所述钛及钛合金粉末冶金异型件密度均匀，无气孔，密度为97.5％。

本发明与现有技术相比解决了传统真空浇铸工艺方法生产成本高，成品率低，异型件内部气孔多，不易被检查发现，致使浇铸的异型件产品难以保证产品质量的难题，采用此方法制备出的异型件产品密度均匀，无气孔，密度达到97.5％

具体实施方式

下面描述本发明的实施例。

钛及钛合金粉末冶金异型件制备方法，包括下述步骤：

1)选取原材料，海绵钛或钛合金；

2)将海绵钛或钛合金放入真空度为10x10^-2Pa的真空烧结炉内加热至550℃，注入氢气，氢化时间3小时，使海绵钛或钛合金发生氢脆，随炉冷却至60度出炉；

3)将氢化海绵钛或钛合金装入球磨罐中，在氩气保护下进行球磨，球磨机转速290r/min，球磨时间25-32小时；

4)将球磨粉末采用震动筛选，分成80-300目各种不同的粒度；

5)采用橡胶制作成规格不同的各种异型件橡胶软模具；

6)将粒度不同的粉末搭配后装入搅拌器内充分混合均匀，可取60％的200目粉末和40％的80目粉末混合，或者取30％的250目粉末、30％的180目粉末和40％的100目粉末混合；