[发明专利]一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法

权利要求书

1.一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：准备原材料；准备BT16合金，开坯温度1150℃，终了温度控制在800℃左右，保温2h，空冷2h，500℃保温6h，空冷，得到的钛合金由初生α、晶间β相及相内析出的针状次生α相组成；

S2：冲压：将备好的钛合金材料送入冲压车间开料按刀的尺寸，刀样的大小、厚度、开出刀坯；

S3：热处理：通过二重热处理的方法对刀坯进行热处理；二重热处理后得到的钛合金试样包含有70～80％的初生α、10～20％的晶间β相和5～10％的针状次生α相；

S4：表面渗氢：在高温炉内，通过加热处理以及控制渗氢的时间对刀坯进行渗氢处理；

S5：镀膜：用磁控溅射的方法在刀坯表面镀上Ti-DLC膜，并通过含氟的丙烯酸酯单体封堵DLC膜层中微孔。

2.根据权利要求1所述的一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法，其特征在于，所述二重热处理的方法具体步骤为：

真空热处理炉第一热处理：真空度大于10^-3Pa，加热温度为850℃～975℃，保温时间为50min，保温结束后立即真空气淬冷冷却至300℃；分两个阶段进行冷却：首先，以不大于10^-5Pa的充气压力向所述真空热处理炉内充入氩气，将钛合金快速冷却至500℃～600℃；之后，对氩气的充气压力进行调整且以不大于10^-3Pa的充气压力继续向所述真空热处理炉内充入氩气，并将被处理钛合金继续冷却至300℃；

真空热处理炉进行第二热处理：真空热处理炉内的真空度不小于10^-3Pa，加热温度为910～930℃保温时间为2h～3h，且保温结束后向所述真空热处理炉内充入氩气，将被处理钛合金冷却至540～600℃保温4h，然后空冷直至室温。

3.根据权利要求1所述的一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法，其特征在于，表面渗氢的具体步骤为：将钛合金刀坯放入处理炉中，炉内抽真空6.7*10^-3Pa，开始加热，加热至730℃，保温60min，然后以0.04MPA的压力向炉内通入氢气，渗氢时间到达60min后，停止通入氢气，并冷却至室温。

4.根据权利要求1所述的一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法，其特征在于，采用中频孪生磁控溅射离子镀装置，磁控靶呈对靶设置，每对磁控靶由一个中频电源供电，工件架位于对靶之间，共采用四对，其中钛靶一对，剩余是石墨靶，钛靶主要起掺杂作用，通过控制Ti的掺杂量改变膜的硬度和耐磨性能，以提高膜的附着力并降低其内应力。

5.根据权利要求4所述的一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法，其特征在于，Ti的掺杂量一般在25at％以下。

6.根据权利要求1所述的一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法，其特征在于，封堵DLC膜层中微孔的具体步骤为：等离子体聚合反应腔内抽真空，气压为25mTorr，利用氮气气压将含氟的丙烯酸酯单体带入真空腔体，单体流量为6sccm-8sccm，辉光放电功率为20W，在DLC膜层表面发生等离子体聚合反应，聚合沉积120s。