[发明专利]一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法

说明书

本发明涉及刀具技术领域，尤其为一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法，包括以下步骤：S1：准备原材料；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：对开出的刀坯进行热处理；S4：表面渗氢；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，提高刀具的耐磨性而不降低基体的韧性，涂层具有细微结构，在涂层内部生产压应力，抗裂纹扩展能力强，提高刀具的使用性能。

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，尤其涉及一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，难加工材料的使用越来越多，为了适应这一要求，现代机械加工工业正朝着高精度、高速切削、干式切削技术、绿色制造以及降低成本等方向发展，也因为如此，人们对制造用刀具提出了更高的要求，尽管目前常用的刀具如高速钢刀具(硬度66-70HRC)和硬质合金刀具(硬度89-93.5HRC)的硬度都很高，但是对于难加工材料的高效加工已不适用。虽然可以采取各种措施提高刀具材料的硬度与耐磨性，但同时必然带来刀具材料抗弯强度和冲击韧性的下降，即材料变脆，从而影响刀具的使用性能。因此本发明一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法对上述问题做出改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强高韧钛合金材料刀具的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

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。

优选的，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10⁵Pa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，并将被处理钛合金带材继续冷却至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。

优选的，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。