[发明专利]一种钛切屑的球磨电场压力辅助烧结再制造方法与装置

权利要求书

1.一种钛切屑的球磨电场压力辅助烧结再制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)-Ti切屑回收预处理：以端铣2级Ti(ASTM Grade 2)所生成的切屑为原材料，搜集切屑后，采用电感耦合等离子体原子发射光谱(Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy，简称ICP-AES)分析其化学成分(质量百分比，wt.％)，分析结果如下：初始Ti切削(质量百分比，wt.％)O＝0.15，N＜0.01，C＜0.01，Fe＝0.10；由分析结果可知，经铣削加工的2级Ti切屑其化学成分(含氧量)符合ASTM标准范围；同时，采用99.9％的乙醇在超声波振动槽内清洗Ti切屑，以去除原材料中的油污和杂质等；

步骤(2)-Ti切屑的BM加工：将由步骤(1)取得的Ti切屑置入钢制BM容器，切屑与钢球之间质量比为15:1；同时，加入1wt.％的硬脂酸作为过程控制剂，并将BM容器充入氩气作为保护氛围，以防止切屑在BM过程中过度氧化；行星式BM机器的转速为300rpm；BM运行总时长为15小时；在BM运行过程中，Ti切屑在钢球的撞击、搓碾下发生冷焊、硬化及破碎；通过BM加工，Ti切屑的外形尺寸及表面氧化物得以显著细化；同时，通过在容器外部通以液氮循环以降低切屑-钢球的摩擦温度，且机器每运行1个小时将暂停12分钟；BM结束后，采用ICP-AES分析切屑的化学成分，分析结果如下：BM-Ti切削(质量百分比，wt.％)O＝0.17，N＜0.01，C＜0.22，Fe＝0.64，由分析结果可知，经BM加工的Ti切屑在氩气保护下，其氧含量仅略有上升(由0.15wt.％升至0.17wt.％)，而Fe含量由0.10wt.％升至0.64wt.％；

步骤(3)-BM-Ti切屑的FAPAS固化：FAPAS固化工艺装置，将BM-Ti切屑放入烘箱，在60℃温度下干燥30分钟，然后置入石墨制成的圆筒形FAPAS模具(其内壁垫以石墨纸，模具外径内径高度50mm)；将置入模具中的BM-Ti切屑进行冷压以制取压坯；将含有压坯的模具放入FAPAS装置的上下电极之间，将烧结室抽真空(残余压力～5Pa)，通过液压系统由模具的上下冲头施加100kN的单轴压力，并通过15V、5000A(75kVA)的脉冲直流(12ms开、2ms关)对BM-Ti切屑进行烧结，技术参数为，加热速率120℃/min，烧结温度～800℃，烧结时间20min；烧结完毕后试样自然冷却。

2.根据权利要求1所述的一种钛切屑的球磨电场压力辅助烧结再制造装置，其特征在于：所述装置包括呈竖直放置的筒形石墨模具，所述石墨模具内部设有一腔体，所述石墨模具上下两端均设有可移动的石墨冲头，上下两端的石墨冲头外部均连接有电极，所述电极与石墨冲头之间设有钢垫板，电极、石墨模具和石墨冲头均设置于真空室内部，上端电极顶部设有一载荷，下端电极下部连接有液压装置，电极采用脉冲电流进行供电，钛切削置于腔体内形成压坯。

3.根据权利要求1所述的一种钛切屑的球磨电场压力辅助烧结再制造装置，其特征在于：所述石墨模具内壁垫有石墨纸。