[发明专利]一种钛合金高强度直齿条加工方法

说明书

本发明涉及一种钛合金高强度直齿条成形领域，尤其是涉及一种添加碳化钛‑碳纳米管粒子的钛合金粉末材料在超声导入下通过连续旋转挤压‑等通道转角剧烈塑性变形‑拉拔成形相结合的方法加工钛合金高强度直齿条。本发明钛合金粉末材料以钛、铝、钼和钒为组元，其组成可用aTi‑bAL‑cMo‑dV表示，其中a：83‑89，b：5‑8，c：1‑3，d：6‑9且a+b+c+d=100。具有纳米晶组织的钛合金高强度直齿条，其特殊之处是：其是以添加碳化钛‑碳纳米管粒子的钛合金粉末复合超声振动辅助连续旋转挤压‑等通道转角拉拔成形工艺制备高强度齿条。因此，本发明提出了一种通过剧烈塑性变形与成形相结合的方法加工钛合金高强度直齿条，能够应用于航空航天、工业机器人领域。

技术领域

本发明涉及一种钛合金高强度直齿条成形领域，尤其是涉及一种添加碳化钛-碳纳米管粒子的钛合金粉末材料在超声导入下通过连续旋转挤压-等通道转角剧烈塑性变形-拉拔成形相结合的方法加工钛合金高强度直齿条。

背景技术

目前，大部分的直齿条的生产大多采用数控成形磨削或铣齿加工方法，但它具有很多缺陷，如：材料利用率低，齿条力学性能差、成本高，加工效率低。随着机械工业的发展和国际竞争的激化，对直齿条产品的性能的提高和加工成本的降低提出了更高的要求，尤其加工效率的提高。因此直齿条的挤压和锻造成形技术得到了重视和发展。此类加工方法由原来传统工艺加工方法40%的材料利用率提高到70%以上，而且直齿条强度也提高20%，并且加工效率提高大约40%，但此类加工方法均采用单件生产加工方法，其加工效率有待进一步的提升。同时随着我国高端装备制造业的发展，尤其开发具有高强度、高耐磨、高寿命的机密机床及机器人精密减速器用直齿条十分必要，目前直齿条寿命低直接影响了高端装备制造业的快速发展。

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。通过在钛金属中添加其它元素可做成钛基合金及复合材料。钛合金粉末材料主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件及航天器等，作为航空航天结构件材料，对钛合金粉末材料强度提出了更高的要求，通常材料的内部微观结构对材料外在宏观力学性能具有重要影响，一般材料的晶粒组织越细小，材料的强度更高，因此获得具有纳米晶组织的钛合金粉末材料十分必要，在火箭、导弹和高速飞机上的传动部件是必不可少的，因此开发一种用于航空航天的钛合金高强度直齿条十分必要。

申请号为2010101887620的发明提出了在卧式挤压机上连续旋转挤压成形空心长条状齿轮管，然后采用线切割的方法将连续旋转挤压成形件切割成直齿条成品件，该发明生产效率较高，而且可以提高直齿轮的力学性能和加工性能；申请号为2014101105335的发明提出了一种高效加工20CrNiMo直齿齿条的温挤压成形方法，显著提高了齿条生产效率，目前成功应用于盾构机设备。但是开发高品质的具有高强度、高耐磨、高寿命的航空航天用传动零件有更潜在的使用价值与发展前景。为提高直齿条的强度、获得使用寿命较长的直齿条，提供一种添加碳化钛-碳纳米管粒子的钛合金粉末材料在超声辅助下通过连续旋转挤压-等通道转角剧烈塑性变形-拉拔成形相结合的方法加工钛合金高强度直齿条，本发明钛合金粉末材料以钛、铝、钼和钒为组元，其组成可用aTi-bAL-cMo-dV表示，其中a：83-89，b：5-8，c：1-3，d：6-9且a+b+c+d=100。具有纳米晶组织的钛合金高强度直齿条，其特殊之处是：其是以添加碳化钛-碳纳米管粒子的钛合金粉末复合超声振动辅助连续旋转挤压-等通道转角拉拔成形工艺制备高强度齿条。因此，本发明提出了一种通过剧烈塑性变形与成形相结合的方法加工钛合金高强度直齿条，能够应用于航空航天、工业机器人领域。

发明内容

本发明的目的是：为提高齿条的强度、提高直齿条的使用寿命，提供一种添加碳化钛-碳纳米管粒子的钛合金粉末材料在超声辅助下通过连续旋转挤压-等通道转角剧烈塑性变形-拉拔成形相结合的工艺加工钛合金高强度直齿条。