本发明涉及钛合金零件加工领域，尤其涉及一种本质耐磨钛合金及其制造方法。
背景技术：
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。
但钛的化学活性大，易受气体和坩埚材料等的污染，工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质，还有抗磨性差，生产工艺复杂。现有技术中主要通过表面改性增加钛合金的抗磨性，但目前还没有一种有效的方式能改善钛合金的本质耐磨性能以及切削性能。现有技术中主要制约钛合金加工性能的是钛合金极易粘刀，与之相矛盾的是同时还会发生震刀的现象(一般情况下粘刀是由于材料基质过软，而震刀是由于材料基质过硬)，造成这种情况的主要是由于钛合金受热时易脆化，且易与含铬(几乎所有常规刀具均含有铬)的刀具产生粘着反应。现有的专利技术中有多种改善这种情况的方法，其中有一种重新配比化学成份的专利技术，两种改变机械加工方式的专利技术，但这两类方式均难以推广使用，前者是由于一项从冶炼开头的新材料从新研到应用要经历漫长的试验和工程实践检验，后者则是需要对每一件钛合金零件量体裁衣。
因此，市面上急需一种本质耐磨性好、机械加工性能好、抗冲击性能好、可与任何表面强化工艺同时作用、适用范围广、填充市场空白的本质耐磨钛合金及其制造方法。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种本质耐磨性好、机械加工性能好、抗冲击性能好、可与任何表面强化工艺同时作用、适用范围广的本质耐磨钛合金及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种本质耐磨钛合金的制造方法，包括以下步骤：
1)生产前准备
①原材料准备：按重量份准备tc17合金锭100份；
②改性材料准备：准备足量高纯氩气、足量喷丸用陶瓷丸；
③工装及设备准备：氧化铝陶瓷坩埚、设置有电磁搅拌装置及循环水冷却装置的真空底加热熔炼炉、与真空底加热熔炼炉炉腔顶部循环水冷却装置匹配且内置循环水通路的氧化铝陶瓷收集皿、热等静压炉、钛合金铸造模具；
2)钛合金准备
①将阶段1)中步骤①准备的tc17合金锭表面采用0.5mpa、0.1a的陶瓷丸喷丸工艺处理，获得表面活化洁净钛合金；
3)改性
①将阶段2)获得的表面活化洁净钛合金盛放在氧化铝陶瓷坩埚中，然后将氧化铝陶瓷坩埚放入真空底加热熔炼炉；
②将氧化铝陶瓷收集皿安装在真空底加热熔炼炉炉腔的顶部并与循环水冷却装置匹配；
③抽真空至1×10-2pa-1×10-3pa，然后通过底加热将氧化铝陶瓷坩埚加热至1820℃-1850℃，到温后开启电磁搅拌，停止抽真空的机械泵运转，维持罗茨泵运转，控制真空度在1×10-1pa-5×10-1pa；
④到温后3min-5min开启循环水冷却装置，升腾的合金蒸汽被收集在氧化铝陶瓷收集皿中，以固体颗粒形式堆聚，至蒸汽完全消失后关闭所有设备，然后采用5bar-6bar的气压通入高纯氩气，至炉温冷却至室温时开炉取出氧化铝陶瓷坩埚，然后将氧化铝陶瓷收集皿置于原氧化铝陶瓷坩埚放置区域；
⑤在炉内填充满高纯氩气，将步骤④摆放的氧化铝陶瓷收集皿通过底加热加热至1820℃-1850℃，至其内合金完全熔化，获得纯净熔池；
⑥将步骤⑤获得的纯净熔池在保护气氛氩气的保护下浇涛至与所需零件相适应的钛合金铸造模具中，冷却后脱模，获得预制备钛合金零件；
⑦将步骤⑥获得的预制备钛合金零件采用热等静压炉，以100mpa-120mpa的压力进行热等静压处理，完成后即获得所需本质耐磨钛合金。
采用上述方法制造的本质耐磨钛合金，其特征在于：该钛合金以tc17为原本质体，经真空蒸发-凝固处理后再在氩气保护下熔炼烧结，然后速冷后又经热等静压处理而最终获得。
与现有技术比较，本发明由于采用了上述方案，具有以下优点：(1)tc17合金是一种综合性能优良的近β型合金，该合金不但具有较高的强度、断裂韧性、热稳定性及疲劳性能，而且淬透性高、热加工性能好、机械加工性能也好，但由于该合金中添加了大量的合金元素，熔炼过程如控制不当，极易产生偏析，本发明通过将其合金锭雾化后再收集，完全消除了枝晶偏析(原理等同于粉末冶金，但粉末冶金的材料不够致密且脆性较大)及原材料中曾经吸收的碳、氢、氧、氮等导致钛合金脆化及易加工硬化的元素，极大地提升了钛合金的纯净度，呈现出理想状态的tc17合金，由于tc17合金本身硬度高、强化相多且弥散，通过本发明处理后则更加均匀，因此不易受到晶间腐蚀及热偏析影响(影响钛合金耐磨性能的除了钛本身的化学物理性质外还有个主要因素就是偏析的钛合金易在摩擦磨损中被中间介质腐蚀或摩擦生热后加重偏析，导致摩擦面硬度及金相不均匀而失效)，从而使本发明的钛合金收获了相较于常规tc17明显更优的机械加工性能、耐磨性和抗冲击性能(tc17在所有常规钛合金中已经是耐磨性较好的了)。(2)通过热等静压完全消除了内存于钛合金铸件内部的多种缺陷，使最终获得的钛合金整体完整性好、抗疲劳能力强，实际使用寿命更高、适用范围更广。(3)本发明仅使用了本质改性处理，最终成型的钛合金除了拥有优于现有技术中钛合金的物理性能外，还可与常规钛合金改性工艺共存，即存在再次改性优化的可能。
具体实施方式
实施例1：
一种本质耐磨钛合金，其特征在于：该钛合金以tc17为原本质体，经真空蒸发-凝固处理后再在氩气保护下熔炼烧结，然后速冷后又经热等静压处理而最终获得。
上述本质耐磨钛合金的制造方法，包括以下步骤：
1)生产前准备
①原材料准备：按重量份准备tc17合金锭100kg；
②改性材料准备：准备足量高纯氩气、足量喷丸用陶瓷丸；
③工装及设备准备：氧化铝陶瓷坩埚、设置有电磁搅拌装置及循环水冷却装置的真空底加热熔炼炉、与真空底加热熔炼炉炉腔顶部循环水冷却装置匹配且内置循环水通路的氧化铝陶瓷收集皿、热等静压炉、钛合金铸造模具；
2)钛合金准备
①将阶段1)中步骤①准备的tc17合金锭表面采用0.5mpa、0.1a的陶瓷丸喷丸工艺处理，获得表面活化洁净钛合金；
3)改性
①将阶段2)获得的表面活化洁净钛合金盛放在氧化铝陶瓷坩埚中，然后将氧化铝陶瓷坩埚放入真空底加热熔炼炉；
②将氧化铝陶瓷收集皿安装在真空底加热熔炼炉炉腔的顶部并与循环水冷却装置匹配；
③抽真空至1×10-3pa，然后通过底加热将氧化铝陶瓷坩埚加热至1850℃，到温后开启电磁搅拌，停止抽真空的机械泵运转，维持罗茨泵运转，控制真空度在1×10-1pa-5×10-1pa；
④到温后5min开启循环水冷却装置，升腾的合金蒸汽被收集在氧化铝陶瓷收集皿中，以固体颗粒形式堆聚，至蒸汽完全消失后关闭所有设备，然后采用6bar的气压通入高纯氩气，至炉温冷却至室温时开炉取出氧化铝陶瓷坩埚，然后将氧化铝陶瓷收集皿置于原氧化铝陶瓷坩埚放置区域；
⑤在炉内填充满高纯氩气，将步骤④摆放的氧化铝陶瓷收集皿通过底加热加热至1850℃，至其内合金完全熔化，获得纯净熔池；
⑥将步骤⑤获得的纯净熔池在保护气氛氩气的保护下浇涛至与所需零件相适应的钛合金铸造模具中，冷却后脱模，获得预制备钛合金零件；
⑦将步骤⑥获得的预制备钛合金零件采用热等静压炉，以120mpa的压力进行热等静压处理，完成后即获得所需本质耐磨钛合金。
实施例2：
整体与实施例1一致，差异之处在于：
上述本质耐磨钛合金的制造方法，包括以下步骤：
3)改性
③抽真空至1×10-2pa，然后通过底加热将氧化铝陶瓷坩埚加热至1820℃，到温后开启电磁搅拌，停止抽真空的机械泵运转，维持罗茨泵运转，控制真空度在1×10-1pa-5×10-1pa；
④到温后3min开启循环水冷却装置，升腾的合金蒸汽被收集在氧化铝陶瓷收集皿中，以固体颗粒形式堆聚，至蒸汽完全消失后关闭所有设备，然后采用5bar的气压通入高纯氩气，至炉温冷却至室温时开炉取出氧化铝陶瓷坩埚，然后将氧化铝陶瓷收集皿置于原氧化铝陶瓷坩埚放置区域；
⑤在炉内填充满高纯氩气，将步骤④摆放的氧化铝陶瓷收集皿通过底加热加热至1820℃，至其内合金完全熔化，获得纯净熔池；
⑦将步骤⑥获得的预制备钛合金零件采用热等静压炉，以100mpa的压力进行热等静压处理，完成后即获得所需本质耐磨钛合金。
相较于实施例1，本实施例生产的钛合金加工性能更好、但耐腐蚀性能和耐磨性能较差。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。