[发明专利]基于PREP工艺的CoCrMo粉末的热等静压成形方法

说明书

基于PREP工艺的CoCrMo粉末的热等静压成形方法，包括以下步骤：1）采用PREP工艺制备CoCrMo合金粉末，分级得到50～150μm的CoCrMo合金粉末；2）采用热等静压技术制备CoCrMo成形件；3）在合金分别取样，用于拉伸性能检测。采用本方法制备的CoCrMo合金具有成形方式简单、高强度、高塑性的特点，并且保持了良好的各向同性。

技术领域

本发明属于金属热等静压成形技术领域，具体涉及基于PREP工艺的CoCrMo粉末的热等静压成形方法。

背景技术

热等静压(Hot Isostatic Pressing, HIP)工艺是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。热等静压是高性能材料生产和新材料开发不可或缺的手段，可以直接粉末成型，粉末装入包套中（类似模具作用），包套可以采用金属或陶瓷制作（低碳钢、Ni、Mo、玻璃等），然后使用氮气、氩气作加压介质，使粉末直接加热加压烧结成型的粉末冶金工艺。采用HIP技术可以加工许多过去难以制造的复杂结构零件，提高了材料的利用率(Buy-to-fly ratio)并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。采用热等静压加工产品实现了各向均匀受力，保证了产品性能的各向同性。

CoCrMo合金具有很好的机械性能和理化性质，是常用的钴基材料之一，从上世纪50年代起，铸造、锻造成形工艺制备的CoCrMo合金陆续用于人工义齿与承受重大载荷的关节假体，如髋关节、膝关节等。随着SLM、EBM等技术的兴起，CoCrMo合金的成形逐渐开始采用SLM/EBM成形工艺。但是，采用SLM/EBM技术制备的合金粉末普遍需求细粒径的粉末(尤其是对于SLM技术而言，需求粒径一般为15～53μm)，导致了制备原材料成本偏高，且合金的疲劳性能尚有提高的空间，因此有必要开发新的合金粉末成形工艺，拓宽粉末粒径范围。HIP工艺对粉末粒径需求无特殊要求，采用价格更低的50～150μm粉末即可，且HIP工艺由于成形过程的各项同性，保证了合金成形的力学性能均较为优异，从而保证了合金在牙科与骨科的应用性能要求。目前，CoCrMo粉末采用气雾化法制备的粉末含有较多的空心粉、粘接粉，这些缺陷的存在会损害成形件的性能。采用等离子旋转电极制粉（PREP）制备的粉末呈完美球形，流动性更好，且避免了空心粉、卫星粉等缺陷，因此非常适合用于HIP技术成形；但是，PREP制粉法细粉收得率低，难以满足SLM成形工艺的需求。近年来，随着等离子旋转电极制粉（PREP）技术在异形粉控制、夹杂控制上取得突破，使得PREP CoCrMo合金粉末在HIP领域的应用成为可能。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于PREP工艺的CoCrMo粉末的热等静压成形方法，采用高品质、PREP粉末作为原材料，从而提高成形件的综合力学性能；本方法制备的成形件拉伸性能可以满足：抗拉强度>1220MPa，屈服强度>1000MPa，延伸率>15%。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于PREP工艺的CoCrMo粉末的热等静压成形方法，包括以下步骤：

1）采用PREP制粉工艺制备CoCrMo合金粉末，分级得到粒径为50～150μmCoCrMo合金粉末；

2）将CoCrMo合金粉末采用不锈钢机加工成包套，采用丙酮清洁、高温退火后，检漏；

3）将检漏后的CoCrMo合金粉末采用热等静压设备进行成形，获得成形件，保压温度1100～1250℃，压力50～150MPa，升温速率2～20℃/min，降温速率2～100℃/min；

4）在步骤3）的成形件上采用线切割取样，测试室温拉伸性能。

所述的CoCrMo合金热等静压采用了PREP工艺制备的CoCrMo合金粉末。

所述的PREP CoCrMo合金粉末粒度处于50～150μm，合金粉末D50在80～95μm。