[发明专利]一种纯钛切屑循环固化的球磨-累积轧制叠合方法

说明书

本发明提出一种纯钛切屑循环固化的球磨‑累积轧制叠合方法，包括如下步骤：(1)Ti切屑回收预处理：清洗钛切屑，除去油污和杂质；(2)Ti切屑的BM处理：将步骤(1)预处理后的钛切屑进行球磨加工；(3)BM‑Ti切屑的包套封装：将BM‑Ti切屑装填至钛筒空腔中，再用手动压力机将切屑初步压实；(4)包套封装BM‑Ti切屑的室温冷轧：将步骤(3)经包套封装BM‑Ti切屑进行冷轧，制取冷轧纯Ti板材；(5)冷轧Ti板材的退火处理：将冷轧板加热至750℃～850℃，保温30～40分钟，然后空冷；(6)ARB高温固化加工Ti切屑：将步骤(5)退火后的Ti板材通过2道次的轧制叠合，制备出块体Ti材料；(7)淬火：将步骤(6)中获得的块体Ti材通过水冷方式淬火冷却至室温。

技术领域

本发明是属于金属材料加工领域，涉及废弃金属资源的固相循环与再利用，特别是针对高冶炼成本的钛资源，研发一种高效清洁的钛切屑再制造新技术。尤其涉及到一种纯钛切屑循环固化的球磨-累积轧制叠合方法。

背景技术

钛是高冶炼成本的金属资源，其生物相容性优异、耐蚀性好、力学性能适宜，是制造医疗器械、人工关节、大型能源化工容器等的重要材料。但是，为了制造高精度Ti结构，需设计较大的加工余量，大量的原材料将转化为废弃切屑。传统的高温熔铸处理能耗大、污染重，效率低，且铸造组织晶粒粗大，性能较差。固相循环与再制造因避免高温熔铸，是实现金属资源高效、清洁循环的一个有效途径。通过对现有技术的文献检索发现，将等通道转角挤压(Equal channel angular pressing，简称ECAP)技术应用于处理金属切屑，能够细化晶粒，改善再制造材料的微观组织形态，提高机械性能。Lapovok等在《Journal of MaterialsScience》2014年49卷1193-1204页上发表“Multicomponent materials from machiningchips compacted by equal-channel angular pressing(由等通道转角挤压切屑成形制备多组分材料)”一文，报道了通过铝切屑及镁切屑的相互混合，由ECAP循环再生多组分合金材料；Luo等在《Journal of Materials Science》2010年45卷4606-4612页上发表“Recycling of titanium machining chips by severe plastic deformationconsolidation(钛切屑的剧烈塑性变形固态循环)”一文，提出通过回收废弃的2级钛(ASTMGrade 2)切屑，并由ECAP技术来循环再制造块体材料。此外，Zhao等在《ScriptaMaterialia》2008年59卷542-545页上发表“Microstructure and properties of puretitanium processed by equal-channel angular pressing at room temperature”(室温等通道转角挤压制备纯钛的微观结构与性能)一文，在室温下用单道次ECAP变形处理钛材。为了减少变形抗力，ECAP模具夹角由90度增加到120度，且挤压速率也较低(0.5mm/s)，这降低了ECAP的应变累积率和加工效率。