[发明专利]钛基工件及其制造方法

说明书

本发明公开一种钛基工件及其制造方法，该方法包括以下步骤：首先，提供一氢化钛胚体；根据一第一温控模式对氢化钛胚体进行预烧结，使氢化钛胚体脱氢化而形成一钛原材；对钛原材进行机械加工以形成所需形状的一钛预成型体；以及根据一第二温控模式对钛预成型体进行二次烧结，以形成一钛基工件，其中第二温控模式不同于第一温控模式。借此，能改善钛/钛合金加工困难而成本高的问题。

技术领域

本发明涉及一种钛基工件及其制造方法，特别是涉及一种采用二次烧结工艺的钛基工件及其制造方法。

背景技术

钛与钛合金由于其稳定的化学性质、高强度、重量轻、耐高温、抗腐蚀、高生物兼容性等优良特性，近年钛合金已广泛应用于汽车、船舶、医药、休闲育乐器材及电子移动装置等领域。

钛与钛合金的成型方法主要有铸造、锻造及粉末冶金法(powdermetallurgy)，前两者虽然操作较为简单，但难以做出复杂结构和形状，且成品的精度较差；后者是使用金属粉末作为原料，经过成型及烧结而制成金属材的技术。相较之下，粉末冶金法可以解决复杂形状零件成型的难题，然而，现有的粉末冶金法多以一次烧结来成型钛材或钛合金材，一次烧结成型的钛材或钛合金材其后续精密加工较为困难，且容易造成成型器具的高度损耗，使加工成本居高不下。

因此，如何降低钛与钛合金制品的加工难度和成本，并使钛与钛合金制品具备所需的机械性质，乃是本技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足提供一种钛基工件的制造方法，其能克服钛及钛合金在加工上的困难。并且，提供一种利用此制造方法所制成的钛基工件。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是︰一种钛基工件的制造方法，其包括以下步骤：提供一氢化钛胚体；根据一第一温控模式对所述氢化钛胚体进行预烧结，以将所述氢化钛胚体脱氢化，而形成一钛原材；对所述钛原材进行机械加工，以形成所需形状的一钛预成型体；以及根据一第二温控模式对所述钛预成型体进行二次烧结，以形成一钛基工件，其中所述第二温控模式不同于所述第一温控模式。

在本发明一实施例中，在对所述钛预成型体进行二次烧结的步骤之后，还包括：对所述钛基工件进行外观修整。

在本发明一实施例中，在对所述钛基工件进行外观修整的步骤之后，还包括：对外观修整后的所述钛基工件进行后加工。

在本发明一实施例中，在提供所述氢化钛基材的步骤中，还包括：将预定粒径的氢化钛粉末干压成型，以形成所述氢化钛胚体。

在本发明一实施例中，所述第一温控模式为以一特定升温速率缓慢升温至800-900℃，并持温3小时。

在本发明一实施例中，所述第一温控模式为以所述特定升温速率缓慢升温至1200-1300℃，并持温3小时。

在本发明一实施例中，所述特定升温速率为5℃/分钟。

在本发明一实施例中，所述钛原材的线收缩率相对于所述氢化钛胚体为6-9％，所述钛基工件的线收缩率相对于所述氢化钛胚体为13-16％。

在本发明一实施例中，所述钛原材的密度为3.5-4.1克/立方公分，所述钛基工件的密度为4.45克/立方公分。

在本发明一实施例中，所述钛原材的孔隙率为15-20％，所述钛基工件的孔隙率为0.4％。

在本发明一实施例中，所述钛原材的维氏硬度为90-110HV，所述钛基工件的维氏硬度约为200-250HV。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是：一种钛基工件，其是利用前述钛基工件的制造方法所制成，所述钛基工件的维氏硬度为200-250HV、拉伸强度为600-650MPa且降伏强度为500-550MPa。