[发明专利]一种高温诱导钛锆基合金表面耐蚀氧化层的制备方法

说明书

本发明属于合金材料表面氧化层的制备技术领域，具体的说是一种高温诱导钛锆基合金表面耐蚀氧化层的制备方法；该制备方法采用的加热炉包括加热室、冷却室、底座、动力装置和冷却装置；所述动力装置安装在冷却室内，动力装置包括气缸、推杆和固定板；所述气缸安装在冷却室底端侧壁上；冷却装置包括冷气箱和一号喷气口；所述冷气箱对称安装在冷却室内侧壁上，冷气箱内装填有冷气；所述一号喷气口安装在冷气箱外侧壁上，且与冷气箱内部连通，实现了对坯料的降温效果，从而提高了坯料的冷却速率，避免坯料随炉冷却的速率较慢，影响生产效率。

技术领域

本发明属于合金材料表面氧化层的制备技术领域，具体的说是一种高温诱导钛锆基合金表面耐蚀氧化层的制备方法。

背景技术

钛合金具有低密度、高强度、耐腐蚀性好等优良特性，是航空航天飞行器的重要结构材料。目前广泛使用的Ti6Al4V钛合金，其抗拉强度为900～1100MPa，失效延伸率为8～12％。TiZrAlV合金是在Ti6Al4V合金的基础上发展起来的新型合金材料，锆元素的引入有效的提高了材料的强度和硬度，使TiZrAlV合金成为一种非常有潜力的航空航天飞行器的候选材料。

现有技术中也出现了一些关于锆钛基合金的技术方案，如申请号为2011101591838的一项中国专利公开了一种锆钛基合金，其化学成分(wt％)为：Zr15.5-42.5；Ti50.5-75.5；Al4.5-5.9；V3.0-4.0，其余为不可避免的原材料中所含杂质；其制备方法主要是将上述原料放入自耗电弧炉，熔炼成锆合金铸锭，再经过锻造、精锻、退火，得到本发明锆钛基合金；该合金在保持TC4钛合金的原有各种特性的同时，使屈服强度、抗拉强度和硬度平均提高了16.7％、13.7％和35％，并具有良好的塑性变形能力；不仅提高材料的力学性能，同时弥补了原有钛合金硬度偏低的不足，可以满足航空航天飞行器中关节活动零部件对材料强度和硬度的要求；但是，随着现代工业的发展，产品在服役过程中的腐蚀环境越来越复杂；为了提高钛锆基合金的耐腐蚀能力，延长其在腐蚀环境中的服役寿命和保证其服役过程中的可靠性与稳定性，应对更为复杂的腐蚀环境，对钛锆基合金进行必要的表面处理是十分必要的。

发明内容

为了提高钛锆基合金的耐腐蚀性，以延长钛锆基合金的服役寿命，保证其服役过程中的可靠性和稳定性，本发明提出了一种高温诱导钛锆基合金表面耐蚀氧化层的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种高温诱导钛锆基合金表面耐蚀氧化层的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1：利用纯度达到99.5％的高纯度金属钛、锆、铝和中间合金50Al50V压制成短棒状块料，得到基础原料，再将基础原料制成电极后，通过真空自耗电弧炉进行熔炼处理，得到合金锭；

S2：将S1中所述合金锭进行三墩三拔后车削，得到钛锆基合金棒材，利用电火花线切割机从棒材上切取形状为10mm×10mm×30mm的方形试样，再用SiC砂纸对钛锆基合金方形试样进行打磨，使得钛锆基合金方形试样表面粗糙度为0.3-0.4μm；

S3：将S2中所述钛锆基合金方形试样放入超声波清洗机内进行清洗处理，除去其表面的杂质颗粒，将钛锆基合金方形试样表面通过热风机进行吹干；其中，热风机的加热温度控制在50-60℃，待钛锆基合金方形试样表面吹干后放入真空干燥箱中备用；

S4：将S3中所述钛锆基合金方形试样通过加热炉进行热氧化处理，其中，加热温度为650-800℃，保温时间为10h；待保温结束后，通过加热炉底端的制冷装置对钛锆基合金方形试样进行冷却处理，完成高温诱导钛锆基合金表面耐蚀氧化层的制备。