[发明专利]一种钛合金制品的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金制品的制备方法。

背景技术

中国于1956年开始钛和钛合金研究；60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2合金。 

钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，达到飞机结构重量的20％～25％。70年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3640公斤以上。马赫数小于 2.5的飞机用钛主要是为了代替钢，以减轻结构重量。

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到锨合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。

第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占全部钛合金的75％～85％。其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。

20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出现，使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端（风扇和压气机）向发动机的热端（涡轮）方向推进。结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。

另外，20世纪70年代以来，还出现了Ti-Ni、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Nb等形状记忆合金，并在工程上获得日益广泛的应用。

目前，世界上已研制出的钛合金有数百种，最著名的合金有20～30种，如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni、Ti-Pd、SP-700、Ti-6242、Ti-1023、Ti-10-5-3、Ti-1023、BT9、BT20、IMI829、IMI834等。

钛合金可以分为α、α+β、β型合金及钛铝金属间化合物（TixAl，此处x=1）四类。

近年来，各国正在开发低成本和高性能的新型钛合金，努力使钛合金进入具有巨大市场潜力的民用工业领域。国内外钛合金材料的研究新进展主要体现在以下几方面。

（1）高温钛合金。

（2）钛铝化合物为基础的钛合金。

（3）高强高韧?型钛合金。

（4）阻燃钛合金。

（5）医用钛合金，钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性，是非常理想的医用金属材料，可用作植物人人体的植人物等。

应用传统工艺制备得到的钛合金硬度大切削加工特别困难,因此容易出现粘刀现象,另外钛合金的导热系数很小,切削与前刀面的接触长度极短,切削时产生的热不易传出,切削温度很高,容易造成崩刀。使得应用传统工艺难以得到形状复杂的钛合金零件。

发明内容

为了得到性能优良且形状复杂的钛合金零件，本发明提供了一种钛铁合金的制备方法，采用金属粉末注射成形的方法来得到性能优良且形状复杂的钛合金零件。

钛合金因具有比强度、耐蚀性好、耐热性高,易焊接等特点而被广泛用于各个领域,近几年国外采用快速凝固技术作为高温钛合金的发展方向,使钛合金的使用温度可提高到650℃以上。而采用粉末冶金注射成形技术可以成功地制造出一种高纯度,高致密性钛合金制品,在760℃下其强度相当于目前室温下使用的钛合金强度。另外传统的锻压工艺对钛合金参数非常敏感,锻造温度、变成量、变成及冷却速度的改变都会引起钛合金组织性能的变化,因此采用中低温快速升温法和高温慢速升温法对改变其性能有非常好的作用。从结构变化看如表1所示,不同的脱脂和烧结条件都会对钛合金致密化的影响。

表1不同的脱脂和烧结条件对钛合金致密化的影响

本申请人经试验后，发现采用以下制备方法和工艺条件能得到性能优良的形状复杂的钛合金制品。