【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【】本專(zhuān)利技術(shù)涉及粉末冶金材料，尤其涉及一種注射成形超高強(qiáng)鈦合金及其制備方法。
技術(shù)介紹
0、
技術(shù)介紹
1、鈦及鈦合金因其密度低、強(qiáng)度高、優(yōu)異的耐腐蝕性和良好的生物相容性，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、航空航天、醫(yī)療設(shè)備及高端制造等領(lǐng)域。然而，隨著高
的不斷發(fā)展，對(duì)于包括鈦合金在內(nèi)的材料提出了越來(lái)越高的要求，目前應(yīng)用最廣泛的tc4牌號(hào)鈦合金的強(qiáng)度(室溫抗拉強(qiáng)度低于1100mpa)已無(wú)法滿(mǎn)足高性能的要求，且鈦合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求也已難以滿(mǎn)足高技術(shù)裝備的需求。室溫抗拉強(qiáng)度超過(guò)1300mpa的超高強(qiáng)鈦合金可實(shí)現(xiàn)輕量化和小型化，已成為高
的優(yōu)選材料。然而，鈦合金因其可加工性能差，傳統(tǒng)機(jī)加工工藝難以高效、低成本生產(chǎn)復(fù)雜形狀鈦合金產(chǎn)品。
2、粉末注射成形技術(shù)具備短流程、高能效和良好的成形靈活性，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜形狀部件的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。然而，當(dāng)前超高強(qiáng)鈦合金成分和工藝均為傳統(tǒng)熔鑄工藝設(shè)計(jì)，粉末真空無(wú)壓燒結(jié)和注射成形工藝尚未制備出超高強(qiáng)鈦合金。所以，需要針對(duì)粉末無(wú)壓燒結(jié)工藝設(shè)計(jì)超高強(qiáng)鈦合金成分，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的燒結(jié)和熱處理工藝制度，以實(shí)現(xiàn)注射成形工藝制備復(fù)雜形狀超高強(qiáng)鈦合金，從而滿(mǎn)足現(xiàn)代高技術(shù)裝備的需求。
3、因此，有必要研究一種注射成形超高強(qiáng)鈦合金及其制備方法來(lái)應(yīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，以解決或減輕上述一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
0、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種注射成形超高強(qiáng)鈦合金及其制備方法，通過(guò)燒結(jié)后的熱處理工藝調(diào)控合金的微觀
2、一方面，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種注射成形超高強(qiáng)鈦合金，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金為ti-al-v-cr-mo-fe系超高強(qiáng)鈦合金，各元素質(zhì)量百分比如下：al：5.3～5.6、v：3.4～4.0、cr：0.2～0.8、mo：4.2～5.2、fe：3.6～4.6、余量為ti。
3、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金的粉末粒徑為0～30μm。
4、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金的粉末氧含量小于2300ppm。
5、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金的致密度＞99.0％，室溫抗拉強(qiáng)度＞1300mpa，屈服強(qiáng)度＞1200mpa，延伸率＞8.0％。
6、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種注射成形超高強(qiáng)鈦合金的制備方法，用于制備所述的注射成形超高強(qiáng)鈦合金，所述制備方法包括以下步驟：
7、步驟一，按照預(yù)設(shè)比例和成分準(zhǔn)備鈦合金粉末原料；
8、步驟二，將鈦合金粉末原料與相應(yīng)裝載量所對(duì)應(yīng)的粘結(jié)劑在混料機(jī)內(nèi)進(jìn)行預(yù)混合，得到混合料；
9、步驟三，將混合料放入捏合機(jī)中捏合得到喂料；
10、步驟四，將捏合好的喂料進(jìn)行破碎和造粒，得到粒料；
11、步驟五，將粒料放入注射機(jī)，進(jìn)行注射，得到注射料；
12、步驟六，對(duì)注射料進(jìn)行脫脂處理，得到脫脂料；
13、步驟七，對(duì)脫脂料進(jìn)行燒結(jié)處理，得到燒結(jié)料；
14、步驟八，對(duì)燒結(jié)料進(jìn)行熱處理，獲得注射成形超高強(qiáng)鈦合金；
15、步驟九，對(duì)注射成形超高強(qiáng)鈦合金進(jìn)行測(cè)試和表征驗(yàn)證。
16、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述步驟一中的鈦合金粉末原料的d50粒徑為7～15μm，氧含量小于2280ppm。
17、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，步驟二中混合料中的粘結(jié)劑是包括石蠟的蠟基粘結(jié)劑和/或包括聚甲醛的塑基粘結(jié)劑，鈦合金粉末原料占混合料總體積的56％～70％，
18、步驟三中塑基粘結(jié)劑體系捏合溫度為180～190℃，捏合時(shí)間為1～3h；蠟基體系捏合溫度為155～165℃，捏合時(shí)間為1～3h；
19、步驟四中塑基粘結(jié)劑體系造粒溫度為180℃，蠟基粘結(jié)劑體系造粒溫度為160℃，擠出速度為10～20hz，下料速度5～10hz，切割速度為5～10hz，粒料的粒徑3mm，粒徑長(zhǎng)度2～4mm。
20、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述步驟五中注射模具為拉伸條模具，塑基喂料所用注射參數(shù)為注射溫度為180～190℃，注射壓力為180～195bar，注射速度為60～80％，模具溫度為50～65℃；蠟基喂料所用注射參數(shù)為155～170℃，注射壓力為180～195bar，注射速度為60～80％，模具溫度為40～60℃。
21、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，步驟六中塑基拉伸條注射坯的脫脂方式為草酸脫脂，其參數(shù)為：脫脂溫度120～150℃，脫脂時(shí)間為8～18h；蠟基拉伸條注射坯的脫脂方式為溶劑脫脂，所用溶劑為三氯乙烯，溶劑脫脂參數(shù)為：溶劑溫度30～60℃，脫脂時(shí)間為8～20h。
22、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，步驟七中燒結(jié)在鉬片式真空燒結(jié)爐進(jìn)行，以2～5℃/min的速率升溫，分別在300℃、450℃、550℃保溫1～2h進(jìn)行熱脫脂，隨后再以2～10℃/min的速率升溫至1000～1300℃保溫1～5h，爐冷至室溫；熱脫脂氣氛為高純氬氣，真空無(wú)壓燒結(jié)過(guò)程中真空度為0.01pa；
23、步驟八中，熱處理為固溶-時(shí)效熱處理，固溶溫度為800～1000℃，升溫速率為5～15℃/min，保溫1-8h，隨后快冷至室溫后進(jìn)行時(shí)效處理；時(shí)效溫度為400～700℃，升溫速率為5～15℃/min，保溫1-6h，快冷至室溫。
24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)可以獲得包括以下技術(shù)效果：
25、1、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)粉末無(wú)壓真空燒結(jié)后熱處理制備的注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其致密度＞99.0％，室溫抗拉強(qiáng)度＞1300mpa，屈服強(qiáng)度＞1200mpa，延伸率＞8.0％，具有十分優(yōu)異的綜合力學(xué)性能；
26、2、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)固溶強(qiáng)化和析出沉淀強(qiáng)化等多種強(qiáng)化機(jī)制的協(xié)同作用，顯著增強(qiáng)鈦合金的強(qiáng)度，在沒(méi)有壓力或熱加工的輔助下，通過(guò)粉末真空無(wú)壓燒結(jié)獲得超高強(qiáng)鈦合金。
27、當(dāng)然，實(shí)施本專(zhuān)利技術(shù)的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。
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1.一種注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其特征在于，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金為T(mén)i-Al-V-Cr-Mo-Fe系超高強(qiáng)鈦合金，各元素質(zhì)量百分比如下：Al：5.3～5.6、V：3.4～4.0、Cr：0.2～0.8、Mo：4.2～5.2、Fe：3.6～4.6、余量為T(mén)i。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其特征在于，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金的粉末粒徑為0～30μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其特征在于，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金的粉末氧含量小于2300ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其特征在于，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金的致密度＞99.0％，室溫抗拉強(qiáng)度＞1300MPa，屈服強(qiáng)度＞1200MPa，延伸率＞8.0％。
5.一種注射成形超高強(qiáng)鈦合金的制備方法，用于制備上述權(quán)利要求1-4之一所述的注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟一中的鈦合金粉末原料的D50粒徑為7～15μm，氧含量小于2280ppm。<...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其特征在于，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金為ti-al-v-cr-mo-fe系超高強(qiáng)鈦合金，各元素質(zhì)量百分比如下：al：5.3～5.6、v：3.4～4.0、cr：0.2～0.8、mo：4.2～5.2、fe：3.6～4.6、余量為ti。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其特征在于，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金的粉末粒徑為0～30μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其特征在于，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金的粉末氧含量小于2300ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其特征在于，所述注射成形超高強(qiáng)鈦合金的致密度＞99.0％，室溫抗拉強(qiáng)度＞1300mpa，屈服強(qiáng)度＞1200mpa，延伸率＞8.0％。
5.一種注射成形超高強(qiáng)鈦合金的制備方法，用于制備上述權(quán)利要求1-4之一所述的注射成形超高強(qiáng)鈦合金，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟一中的鈦合金粉末原料的d50粒徑為7～15μm，氧含量小于2280ppm。
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【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳剛，曲選輝，曲昊，程素進(jìn)，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：寧波鈦鉭新材料技術(shù)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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