[发明专利]一种TC4余粉再利用制备钛基复合材料的方法

说明书

本发明提供了一种TC4余粉再利用制备钛基复合材料的方法，该方法包括：(1)将TC4余粉和二硼化钛粉进行球磨处理，得到混合粉体；(2)将所述混合粉体进行真空热压烧结处理，得到所述钛基复合材料。本发明提供的方法能够再利用3D打印技术和粉末冶金技术无法利用的钛合金余粉，制备得到综合性能优异的钛基复合材料，同时实现了低成本制备钛基复合材料。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，特别涉及一种TC4余粉再利用制备钛基复合材料的方法。

背景技术

TC4钛合金(名义成分Ti-6Al-4V)是所有钛合金牌号中品种规格最齐全、工业用量最大、应用最成熟的通用型钛合金，但随着科技进步和应用场景的扩展，对钛合金的制备方法及其性能水平要求也逐步提高，3D打印技术和粉末冶金技术已成为当前钛合金的主要制备方法。

然而，3D打印技术和粉末冶金技术对钛合金粉末尺寸与流动性的要求较高，因而导致剩余大量的尺寸大且包含卫星球的钛合金余粉无法利用，这些钛合金余粉成为废料积压于仓库中，每年达到数百吨，造成极大的资源浪费；而且随着3D打印技术和粉末冶金技术制备钛合金构件应用量不断扩大，钛合金余粉数量迅速增加。虽然可以采用传统粉末冶金技术热压烧结或热等静压对钛合金余粉进行再利用，但由于尺寸大且包含卫星球的钛合金余粉均会造成合金组织迅速长大且不均匀，进而会使得制备的钛合金性能较差，无法满足使用要求。因此，急需一种能够再利用3D打印技术和粉末冶金技术钛合金余粉的方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种TC4余粉再利用制备钛基复合材料的方法，该方法解决了3D打印技术和粉末冶金技术钛余粉无法再利用的难题，实现了低成本制备钛基复合材料。

第一方面，本发明提供了一种TC4余粉再利用制备钛基复合材料的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将TC4余粉和二硼化钛粉进行球磨处理，得到混合粉体；

(2)将所述混合粉体进行真空热压烧结处理，得到所述钛基复合材料。

优选地，在步骤(1)中，所述TC4余粉的粒径为150～250μm；

所述TC4余粉中还包括卫星球；其中，所述卫星球的粒径为20～70μm。

优选地，在步骤(1)中，所述TC4余粉和所述二硼化钛粉的质量之比为100:(0.2～1)。

优选地，在步骤(1)中，所述球磨处理采用的球料比为(2～4):1；

所述球磨处理的转速为200～300rpm，球磨时间为210～330min。

优选地，在所述球磨处理之后，在所述得到混合粉体之前，还包括：筛分处理；

所述筛分处理为将TC4余粉和二硼化钛粉进行球磨处理后得到的粉体进行筛分，以得到所述混合粉体。

优选地，所述混合粉体的粒径为150～250μm。

优选地，在步骤(2)中，所述真空热压烧结处理中真空度为1×10^-5～1×10^-3Pa，烧结温度为1200～1300℃，保温时间为40～80min，保温压力为20～35MPa。

优选地，所述方法还包括：对所述钛基复合材料进行热处理。

优选地，所述热处理包括固溶处理和时效处理；

更优选地，所述固溶处理的固溶温度为930℃，保温时间为60min；

所述时效处理的时效温度为550℃，保温时间为4h。

第二方面，本发明提供了上述第一方面所述的TC4余粉再利用制备钛基复合材料的方法得到的钛基复合材料。