一种制备TC4合金的方法技术

本发明专利技术属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种TC4合金的制备方法。本发明专利技术所要解决的技术问题是提供一种制备TC4合金的方法，包括以下步骤：(1)将90％氢化钛、5.8～10％钒铝、0～4.2％铝混匀得到混合料；(2)将混合料压制成型，得到压坯；(3)将压坯真空烧结，得到TC4合金烧结体；(4)将TC4合金烧结体进行热处理，得到热处理样品；(5)将热处理样品冷却至室温，然后进行固体渗硼处理，即得成品TC4合金。本发明专利技术方法采用氢化钛粉作为主要原料，减少了氢化和脱氢工序，节省了设备和时间，降低了成本，近净成形减少了样品加工量；通过热处理和固体渗硼处理，提高了样品的力学性能及表面耐磨耐蚀性能。

A method of preparation of TC4 alloy

The invention belongs to the field of powder metallurgy, and in particular relates to a preparation method of TC4 alloy. The technical problem to be solved is to provide a method for the preparation of TC4 alloy, which comprises the following steps: (1) 90%, 5.8 ~ 10% of vanadium titanium hydride and aluminum 0 ~ 4.2% aluminum mixed to obtain a mixture; (2) the mixture is pressed, are compact; (3) the compact vacuum sintering, TC4 alloy sintered body; (4) TC4 alloy sintered body for heat treatment, thermal treatment of samples; (5) the heat treatment of samples cooled to room temperature, and then solid boronizing, the product is made of TC4 alloy. The method of the invention adopts the titanium hydride powder as the main raw material, reducing the hydrogenation and dehydrogenation process, saves equipment and time, reduce the cost, near net forming reduced sample processing capacity; through heat treatment and solid boronizing treatment, improve mechanical properties and surface wear and corrosion resistance of samples.

【技术实现步骤摘要】
一种制备TC4合金的方法
本专利技术涉及粉末冶金
，具体涉及一种制备TC4合金的方法。
技术介绍
TC4合金被广泛用于医用、航空航天，目前最常用的生产TC4合金的方法主要有熔炼法和粉末冶金法。熔炼法，即把TC4合金的成分金属铸锭按比例放入烧结炉内，加热使其熔化充分混合在一起，最后得到TC4合金铸锭。上述的熔炼法有以下几个缺点：1)对烧结炉的工作温度要求较高，能耗高；2)生产出来的铸锭还需要进一步成型。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术目的在于提供一种TC4合金的粉末冶金制备方法。本专利技术方法采用氢化钛粉作为生产TC4合金的主要原料，可有效的缩短工艺流程、节约设备、近净成形样品，减少样品加工量，进而降低成本，此外还能提升TC4合金表面性能，为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种制备TC4合金的方法，包括以下步骤：(1)按质量百分比计，将90％氢化钛、5.8～10％钒铝、0～4.2％铝混合均匀，得到混合料；(2)将步骤(1)的混合料压制成型，得到压坯；(3)将步骤(2)的压坯真空烧结，得到TC4合金烧结体；(4)将步骤(3)的TC4合金烧结体进行热处理，得到热处理样品；(5)将步骤(4)的热处理样品冷却至室温，然后进行固体渗硼处理，即得成品TC4合金。优选的，上述制备TC4合金的方法步骤(1)中，所述氢化钛粒度为300～400目。优选为325～400目。最优选为325目。优选的，上述制备TC4合金的方法步骤(1)中，所述钒铝粒度为300～400目。优选为325～400目。最优选为325目。优选的，上述制备TC4合金的方法步骤(1)中，所述铝粒度为300～400目。优选为325～400目。最优选为300目。具体的，上述制备TC4合金的方法步骤(1)中，所述氢化钛的质量含量≥99.8％。具体的，上述制备TC4合金的方法步骤(1)中，所述钒铝为AlV70、AlV60、AlV50或AlV40粉中至少一种。优选为AlV40粉。优选的，上述制备TC4合金的方法步骤(1)中，所述铝的添加量为0。优选的，上述制备TC4合金的方法步骤(2)中，所述成型的样品径向尺寸为5～15cm，成型的压力为200～360MPa，所述成型的时间为3～6min，保压时间为0.5～3min。优选的，上述制备TC4合金的方法步骤(3)中，所述真空烧结温度为1050～1250℃。更优选为1100～1230℃。最优选为1200℃。优选的，上述制备TC4合金的方法步骤(3)中，所述真空烧结时间为2.5～5h。更优选为3.5～4.5h。最优选为4h。优选的，上述制备TC4合金的方法步骤(4)中，所述热处理分为固溶热处理和时效热处理两段。进一步的，上述制备TC4合金的方法步骤(4)中，所述固溶热处理温度为950～1050℃。优选温度为980～1020℃。最优选为1000℃。所述固溶热处理时间为25-45min。优选时间为30～40min。最优选为35min。优选的，上述制备TC4合金的方法步骤(4)中，所述时效热处理温度为500～800℃。优选温度为600～750℃。最优选为700℃。所述时效热处理时间为3～24h。更优选10～20h。最优选16h。优选的，上述制备TC4合金的方法步骤(5)中，所述渗硼处理温度为900～980℃。优选为940～960℃。最优选为950℃。所述渗硼处理时间2～3h。优选为2～2.5h。最优选为2.5h。具体的，上述制备TC4合金的方法步骤(5)中，所述固体渗硼为将热处理样品放入含硼体系中进行保温。所述含硼体系为含硼氧化物、硼酸、硼砂、FeB、B4C或含硼盐中的至少一种。本专利技术TC4合金的粉末冶金制备方法，不同于传统TC4合金的粉末冶金制备方法，本专利技术采用氢化钛粉粉末冶金法制备TC4合金，具有以下优点：1)采用氢化钛粉作为主要原料，减少了氢化和脱氢工序，节省了设备和时间，近净成形样品，减少样品加工量，降低了成本；2)采用氢化钛粉作为主要原料，减少了可能被污染的程序，降低最终样品的杂质含量，提高了样品的力学性能；3)对所退火后的TC4合金进行固体渗硼工艺处理，可改善TC4合金的及表面耐磨耐蚀性能。具体实施方式一种TC4合金的粉末冶金制备方法方法，包括以下步骤：(1)将氢化钛粉、钒铝粉、铝粉按质量百分比90％、5.8～10％、0～4.2％称量混合均匀，得到混合料；(2)将步骤(1)得到的混合料压制成型，得到压坯；(3)将步骤(2)得到的压坯进行真空烧结，烧结结束后冷却至室温，得到TC4合金烧结体；(4)将步骤(3)得到的TC4合金烧结体进行热处理，得到热处理样品；(5)将步骤(4)得到的热处理样品冷却至室温后，进行固体渗硼处理，得到渗硼样品，即为成品TC4合金。本专利技术方法中，所述氢化钛粉质量含量大于99.8％。所述铝钒粉为AlV70、AlV60、AlV50或AlV40中至少一种。其中优选为AlV40。在本专利技术方法中，对所述氢化钛粉、钒铝粉、铝粉的来源没有任何特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。本专利技术方法中，所述氢化钛粉的粒度优选为300～400目。更优选为325～400目。最优选为325目。本专利技术方法中，所述钒铝粒度为300～400目。优选为325～400目。最优选为325目。本专利技术方法中，所述铝粒度为300～400目。优选为325～400目。最优选为300目。本专利技术方法中，所述的混料方式选择真空干混，并充入保护气体，其中保护气体为氦气、氩气等。在本专利技术实例中优选使用氩气作为保护气体。本专利技术方法中，对所述成型使用的设备没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的成型设备即可。在本专利技术实施例中使用压制成型设备。所述成型的样品径向尺寸为5～15cm，成型的压力为200～360MPa，所述成型的时间为3～6min，保压时间为0.5～3min。如样品不压制或压制参数不合适，会造成烧结后出现大量气孔，甚至无法烧结致密，影响合金性能。本专利技术方法中，对所述真空烧结的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的真空烧结方式即可。在本专利技术实施例中优选在刚玉舟(垫片)中进行烧结。本专利技术方法中，所述真空烧结温度为1050～1250℃。更优选为1100～1230℃。最优选为1200℃。所述真空烧结保温的时间优选为2.5～5h。更优选为3.5～4.5h。最优选为4h。所述真空烧结后，本专利技术优选将真空烧结后的烧结体冷却，得到TC4合金烧结体。具体的，本专利技术将所述真空烧结后的烧结体随炉冷却至室温。本专利技术方法中，烧结体合金进行热处理，热处理炉没有任何特殊的限定。所述热处理分为固溶热处理和时效热处理两段，先进行固溶热处理，再进行时效热处理。进一步的，所述固溶热处理温度为950～1050℃。优选温度为980～1020℃。最优选为1000℃。固溶时间为25-45min，优选时间为30～40min。最优选为35min。进一步的，所述时效热处理温度为500～800℃。优选温度为600～750℃。最优选为700℃。时效处理时间为3～24h。更优选10～20h。最优选16h。本专利技术方法中，将热处理并清洁后的样品在含硼体系中渗硼处理，含硼体系为含硼氧化物、硼酸、硼砂、FeB、B4C或含硼盐中的至少一种。渗硼处理工艺优选渗硼温度900～9本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备TC4合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)按质量百分比计，将90％氢化钛、5.8～10％钒铝、0～4.2％铝混合均匀，得到混合料；(2)将步骤(1)的混合料压制成型，得到压坯；(3)将步骤(2)的压坯真空烧结，得到TC4合金烧结体；(4)将步骤(3)的TC4合金烧结体进行热处理，得到热处理样品；(5)将步骤(4)的热处理样品冷却至室温，然后进行固体渗硼处理，即得成品TC4合金。

【技术特征摘要】
1.制备TC4合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)按质量百分比计，将90％氢化钛、5.8～10％钒铝、0～4.2％铝混合均匀，得到混合料；(2)将步骤(1)的混合料压制成型，得到压坯；(3)将步骤(2)的压坯真空烧结，得到TC4合金烧结体；(4)将步骤(3)的TC4合金烧结体进行热处理，得到热处理样品；(5)将步骤(4)的热处理样品冷却至室温，然后进行固体渗硼处理，即得成品TC4合金。2.根据权利要求1所述的制备TC4合金的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述氢化钛粒度为300～400目；优选为325～400目；最优选为325目；所述钒铝粒度为300～400目；优选为325～400目；最优选为325目；所述铝粒度为300～400目；优选为325～400目；最优选为300目。3.根据权利要求1所述的制备TC4合金的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述氢化钛的质量含量≥99.8％。4.根据权利要求1所述的制备TC4合金的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述钒铝为AlV70、AlV60、AlV50或AlV40粉中至少一种；优选为AlV40粉。5.根据权利要求1所述的制备TC4合金的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述成型的样品径向尺寸为5～15cm，成型的压力为200～360MPa，所述成型的时间为3～6min，保压时间为0.5～3min...

【专利技术属性】
技术研发人员：马兰，杨绍利，朱钰玲，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：四川,51