专利名称：一种高速压制成形制备Ti<sub>6</sub>Al<sub>4</sub>V合金的方法
技术领域：
本发明属于粉末冶金技术领域，特别属于一种利用高速压制成形制备Ti6Al4V合金的方法，也适用于其他钛合金、钛基复合材料的制备。
背景技术：
钛合金具有密度小、比强度高和耐蚀性能好等优良特性，在航空航天、舰船、化工、汽车和医疗器械等领域得到广泛应用。由于钛及钛基合金硬度高、塑性差、加工硬化率高，导致传统的钛制备工艺复杂、生产成本高，严重阻碍了钛的应用和发展，在粉末冶金领域使用传统的模压方法成形十分困难，压坯致密度较低，需要进一步借助热压或者热等静压提高密度，导制造成本急剧升高。因此寻求高性能、低成本的制备技术是钛材发展的目标。高速压制技术的出现则有望解决钛及钛基合金难致密和成本高的难题。粉末高速压制技术(HighVelocity Compaction,简称HVC)是瑞典的Hoganas AB公司在2001年基于Hydro-pulsor公司生产的高速压制成形机而推介的一项新技术,高速压制成形原理是通过应力波在粉体中的传播使粉末致密，从而提高产品密度，使得产品性能得以提升。由于成形原理的特殊性，高速压制技术具有密度高且分布均匀、径向弹性后效小容易脱模、生产率高、成本低等诸多优势，因此高速压制技术被认为足粉末冶金行业寻求低成本高密度材料加工技术的又一次新突破，成为近几年的研究热点。目前，高速压制技术成形Fe粉、Cu粉、Al及Al合金粉和不锈钢粉已获得较好效果，致密度均可达到95%。提高材料密度和均匀性是提高粉末冶金制品性能的有效措施，高速压制能使粉末冶金材料的性能明显改善。
发明内容
本 发明的目的在于针对现有钦基合金制备工艺复杂、成本闻等不足，提供一种利用粉末冶金高速压制成形制备Ti6Al4V及其他钛基合金的方法。本发明的目的通过以下技术方案实现:润滑模壁、高速压制成形制备压坯和气氛保护烧结，其步骤如下:
(1)用硬脂酸锌丙酮乳浊液润滑模腔内壁以及凸模；
(2)将粉末填充于模腔内，预压排气；
(3)采用冲击速度为7.Γ8.7m/s，压制能量与装粉量之比为1192.5 1590 J:9.2g，制备压坯；
(4)将压坯置于气氛烧结炉中，升温速率，20°C/min，在1300°C高纯Ar气氛保护中烧结，保温lh，随炉冷却，得到所述Ti6Al4V合金。与现有技术相比，本发明具有以下优点:(I)通常采用模压成形Ti粉及Ti基合金粉需要加入高含量的润滑剂，而本发明无需加入润滑剂即实现粉末的高致密成形，避免的氧、碳及其他杂质的污染使材料性能恶化。(2)本发明高速压制制备的Ti6Al4V合金的压坯密度≥85.89%，烧结后致密度≥99.88%，硬度HV为364 483，弯曲强度为103 126.78 MPa。(3)本发明实现了短流程、低成本制备高密度、高性能钛合金，工艺简单，成本低，所制备出的Ti6A14V合金致密度高，性能优良。(4)本发明还可适用于其他钛基合金的制备。
图1为实施例1在1300°C烧结的扫描电镜图片。图2为实施例4在1300°C烧结的扫描电镜图片。
具体实施例方式下面结合实施例进一步详细描述本发明，但本发明实施方式不限于此。实施例1
采用市售的氢化脱氢 Ti6Al4V(T1-balance, Al 5%, V 3%, Fe 0.50%, Si 0.10%, Mg 0.8%，Mn 0.10 %，Cl 0.06 %，C 0.09 %，N 0.18 %，O 1%, H 0.50 %)，颗粒大小为-300 目。高速压制成形制备Ti6Al4V合金的步骤及工艺条件如下:
用硬脂酸锌丙酮乳浊液润滑模腔内壁以及凸模；将粉末填充于模腔内，预压排气；采用冲击速度为8.7m/s，压制能量与装粉量之比为1590J:9.2g，制备压坯；将压坯置于气氛烧结炉中，升温速率20°C /min，在1300°C高纯Ar气氛保护中烧结，保温lh，随炉冷却，得到所述Ti6Al4V合金。所制备的压坯密度为3.831g/cm3，烧结后性能见表I。表I
权利要求
1. 一种高速压制成形制备Ti6Al4V的方法，其特征在于，其步骤如下 (1)用硬脂酸锌丙酮乳浊液润滑模腔内壁以及凸模； (2)将粉末填充于模腔内，预压排气； (3)采用冲击速度为7.Γ8. 7m/s，压制能量与装粉量之比为1192. 5 1590 J :9. 2g，制备压坯； (4)将压坯置于气氛烧结炉中，升温速率20°C/min，在1300°C高纯Ar气氛保护中烧结，保温lh，随炉冷却，得到所述Ti6Al4V合金。
全文摘要
本发明属于粉末冶金技术领域，特别属于一种利用高速压制成形制备Ti6Al4V合金的方法，也适用于其他钛合金、钛基复合材料的制备。其步骤如下(1)用硬脂酸锌丙酮乳浊液润滑模腔内壁以及凸模；(2)将粉末填充于模腔内，预压排气；(3)采用冲击速度为7.1~8.7m/s，压制能量与装粉量之比为1192.5~1590J9.2g，制备压坯；(4)将压坯置于气氛烧结炉中，升温速率20℃/min，在1300℃高纯Ar气氛保护中烧结，保温1h，随炉冷却，得到所述Ti6Al4V合金。本发明高速压制制备的Ti6Al4V合金的压坯密度≥85.89%，烧结后致密度≥99.88%，硬度HV为364~483，弯曲强度为103~126.78MPa。
文档编号C22C14/00GK103255317SQ20131019571
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月23日 优先权日2013年5月23日
发明者尹海清, 李贺, 曲选辉 申请人:北京科技大学