[发明专利]一种钛镍合金粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种钛镍合金粉末的制备方法，包括如下步骤：配料，选取氢化钛粉末和羰基镍粉为原料粉末；球磨干燥；一次脱氢并自蔓延高温合成；一次破碎筛分；加氢；二次破碎筛分；二次脱氢；气流磨和气流分级，本发明具备可实现大批量生产，成本可控，粉末性能优异的综合优势。

技术领域

本发明属于合金粉末制备技术领域，更具体的说涉及一种钛镍合金粉末的制备方法

背景技术

钛镍形状记忆合金是优秀的功能材料，具有形状记忆效应、超弹性、强阻尼性、强耐磨性和良好的生物相容性等性能，形状记忆效应和超弹性是钛镍合金最突出的两种特性，钛镍合金可用于制造恒载螺栓、防松件以及作动器等航空航天器件；其特殊性能使得它在医疗器械正畸弓丝，心脏支架等领域也有广泛应用。传统钛镍合金的制备方法主要有熔炼法、固相扩散法，粉末冶金法等，制备工艺繁琐且其冷热加工性能较差，仅能制造结构简单的零件，严重制约钛镍合金在工程中的应用。钛镍合金粉末作为钛镍合金粉末冶金成形的原材料，低成本、高性能的制备方法直接决定钛镍合金粉末冶金工艺的市场应用前景。

国内关于钛镍合金粉末的专利如申请号为CN201710070666，其采用钛镍合金棒材制成自耗电极，然后感应加热熔融进入雾化器，采用惰性高压气体冲击破碎熔体液流，冲击破碎的微小液滴在飞行过程中冷却，表面张力作用使之呈球形。优点在于：成分均匀，粉末球形度好，粉末杂质含量低。缺点：(1)能源耗费巨大；(2)必须采用氩气惰性气体，成本非常高；(3)设备投资大，运行成本高；(4)粉末内部可能存在空洞等缺陷；(5)采用自耗电极方法生产效率低。

专利CN201510269244介绍在高温蒸发室内置入纯镍和纯钛原料，在一定压力的氮气气氛下进行高温加热，钛镍高温蒸发，钛蒸汽和镍蒸汽混合并在随着气流进入冷却器内形成高纯钛镍合金粉。缺点：(1)效率低下、成本高；(2)成分和合金化程度不可控，存在偏析问题；(3)氮气气氛，钛存在污染反应问题。

专利CN94118227采用还原扩散的方法制备钛镍合金粉末。以氧化钛粉末和镍粉混合，或钛粉和氧化镍粉末混合，再加入还原剂金属钙粒，在惰性气氛控制炉内950-1350℃之间保温2-8小时，氧化物粉末被还原时与另一组分金属扩散反应形成钛镍合金。然后破碎及水和处理制成钛镍合金粉末。缺点：(1)原料中有夹杂金属，会造成成品污染，很难通过化学方法处理干净。(2)扩散反应后破碎困难，粉末粒度和形貌难以控制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钛镍合金粉末的制备方法，该方法具备可实现大批量生产，成本可控，粉末性能优异的综合优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种钛镍合金粉末的制备方法，包括如下步骤：

1)配料，选取氢化钛粉末和羰基镍粉为原料粉末；

2)球磨干燥，采用无水乙醇作为球磨介质，经高能球磨机进行研磨和混合，并真空冷冻干燥；

3)一次脱氢并自蔓延高温合成，将球磨干燥后的粉末转入脱氢炉中脱氢并自蔓延高温燃烧合金化；

4)一次破碎筛分，将合金化后的疏松状合金材料降温出炉后进行球磨破碎，破碎过后过筛一次筛分制得钛镍合金颗粒；

5)加氢，将钛镍合金颗粒转入氢化炉中进行氢化；

6)二次破碎筛分，将氢化后的钛镍合金粉进行干磨破碎并二次筛分；

7)二次脱氢，将二次筛分后氢化钛镍合金粉粉末转入脱氢炉中低温脱氢处理；

8)气流磨和气流分级，将二次脱氢出炉后的粉末用高纯氮气进行气流磨和气流分级制得所需粒度的钛镍合金粉末。

进一步的在步骤1)中，根据钛镍合金50:50-70:30的原子比例按重量进行配料，氢化钛粉末与羰基镍粉重量配比为1:1.2-2:1；其中氢化钛粉末粒度为-200目以下，羰基镍粉粒径为10um以下。