[发明专利]高致密度钛或钛合金零部件及其粉末冶金充型制造方法

权利要求书

1.一种高致密度钛或钛合金零部件的粉末冶金充型制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)混合

根据高致密度钛零部件称量钛原料粉末，或根据钛合金零部件的成分组成和各个成分的质量百分占比，称量钛合金原料粉末；

将原料粉末混合均匀，得到混合粉末；

(2)压坯

将混合粉末进行压坯，得到相对密度为80%以上的圆柱形粉末压坯；

(3)加热保温

在真空或惰性气体保护下，将圆柱形粉末压坯加热至1250-1400℃，保温2-30min，得到烧结程度为60-90%的粉末压坯；加热的升温速率为5-200℃/min；加热采用的设备为感应炉、微波炉、电炉、等离子体热处理炉中的一种；

(4)充型

在真空或惰性气体保护下，将温度控制在1250-1400℃的加热后的粉末压坯，置于钛或钛合金零部件充型模具中；

对加热后的粉末压坯进行加压，驱动加热后的粉末压坯材料在高温下流动进行快速充型，造成粉末颗粒的塑性变形，变成横截面宽度小于20μm的细条或薄片，直至加热后的粉末压坯完全填充钛或钛合金零部件充型模具型腔，得到钛或钛合金零部件毛坯；所述的钛或钛合金零部件充型模具，为模具框架以及模具框架形成的封闭模具型腔；

其中，加热后的粉末压坯在充型过程中实现热挤压，挤压后横截面变大，加压的压强为10-1000MPa，加压时间大于或等于充型时间；钛或钛合金零部件毛坯的相对密度≥98.5%和粉末颗粒之间的冶金结合程度≥98%；

(5)后处理

将钛或钛合金零部件毛坯随模具降温至900℃以下，取出，进行精加工，得到高致密度钛或钛合金零部件；其中，当钛原料粉末中含有氢化钛时，在精加工之前，需要进行彻底脱氢处理，彻底脱氢处理的工艺参数为：在真空条件下在650-850℃保温1-10h。

2.根据权利要求1所述的高致密度钛或钛合金零部件的粉末冶金充型制造方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，钛原料粉末为钛金属和/或氢化钛粉末，钛合金原料粉末中各个粉末的配比，根据制备的高致密度钛合金零部件的成分确定；原料粉末的粒度为200目以下。

3.根据权利要求1所述的高致密度钛或钛合金零部件的粉末冶金充型制造方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，压坯采用模压或冷等静压中的一种；模压或冷等静压的压强为100-1000MPa，保压时间为1-10min。

4.根据权利要求1所述的高致密度钛或钛合金零部件的粉末冶金充型制造方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，钛或钛合金零部件充型模具进行预热，预热温度为室温-550℃。

5.根据权利要求1所述的高致密度钛或钛合金零部件的粉末冶金充型制造方法，其特征在于，真空为绝对气压≤200Pa的真空条件；惰性气体保护为氧含量≤200ppm的氩气气体保护。

6.一种高致密度工业纯钛零部件，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的粉末冶金充型制造方法制得，制得的工业纯钛零部件的相对密度≥98.5%，抗拉强度为600-800MPa，延伸率为15-25%。

7.一种高致密度Ti-6Al-4V钛合金零部件，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的粉末冶金充型制造方法制得，制得的Ti-6Al-4V钛合金零部件的相对密度≥98.5%，抗拉强度为900-1200MPa，延伸率为10-20%。