一种Ti-3Al-5Mo-4．5V合金制造技术

为了改善钛合金的硬度，耐磨性，设计了一种Ti‑3Al‑5Mo‑4.5V合金。采用Ti粉、Mo粉和Al‑V中间合金粉为原料，所制得的Ti‑3Al‑5Mo‑4.5V合金，其硬度，致密化程度，抗弯强度都得到大幅提升。其中，Ti‑3Al‑5Mo‑4.5V合金，在高温变形时呈现典型的加工硬化及流变软化特征，流变应力随应变速率提高而增大，随变形温度提高而降低，变形后的组织为细小的等轴组织。本发明专利技术能够为制备高性能的Ti‑3Al‑5Mo‑4.5V合金提供一种新的生产工艺。

A Ti-3Al-5Mo-4.5V Alloy

In order to improve the hardness and wear resistance of titanium alloys, a Ti_3Al_5Mo_4.5V alloy was designed. Using Ti powder, Mo powder and Al_ V master alloy powder as raw materials, the Ti_ 3Al_ 5Mo_ 4.5V alloy was prepared. Its hardness, densification degree and bending strength were greatly improved. Among them, Ti_3Al_5Mo_4.5V alloy exhibits typical work hardening and rheological softening characteristics during high temperature deformation. The rheological stress increases with the increase of strain rate, decreases with the increase of deformation temperature, and the microstructure after deformation is fine equiaxed structure. The invention can provide a new production process for preparing high performance Ti 3Al 5Mo 4.5V alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种Ti-3Al-5Mo-4．5V合金所属
本专利技术涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种Ti-3Al-5Mo-4.5V合金。
技术介绍
合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金，三元合金和多元合金。合金中组成相的结构和性质对合金的性能起决定性的作用。同时，合金组织的变化即合金中相的相对数量，各相的晶粒大小，形状和分布的变化，对合金的性能也发生很大的影响。因此，利用各种元素的结合以形成各种不同的合金相，再经过合适的处理可能满足各种不同的性能要求。钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高，耐蚀性好，耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善钛合金的硬度，耐磨性，设计了一种Ti-3Al-5Mo-4.5V合金。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的制备原料包括：平均粒径为40μm的Ti粉，平均粒径为27μm的Mo粉和平均粒径为69μm的Al-V中间合金粉。Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重，配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为直径8mm的硬质合金球，球磨时间为48h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，随后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的检测步骤为：物相组成采用MAx25型X射线衍射仪分析，金相腐蚀采用Kroll试剂，显微组织采用Me3型光学显微镜观察，物相组成采用Quan250型场发射扫描电镜分析。所述的Ti-3Al-5Mo-4.5V合金，其在高温变形时呈现典型的加工硬化及流变软化特征，流变应力随应变速率提高而增大，随变形温度提高而降低。所述的Ti-3Al-5Mo-4.5V合金，其在高应变速率范围内变形时发生失稳，失稳机制为局部流变和微观裂纹，最佳变形区间为800~930℃，对应的变形机制为动态再结晶。所述的Ti-3Al-5Mo-4.5V合金，高温轧制可获得高变形量的Ti-3Al-5Mo-4.5V合金棒材，变形后的组织为细小的等轴组织。本专利技术的有益效果是：采用Ti粉、Mo粉和Al-V中间合金粉为原料，经过配料，球磨，干燥，制粒，成形，烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的Ti-3Al-5Mo-4.5V合金。其中，粉末冶金合金在高温变形时能够产生加工硬化现象，在变形过程中实现动态再结晶。所制得的Ti-3Al-5Mo-4.5V合金，其硬度，致密化程度，抗弯强度都得到大幅提升。本专利技术能够为制备高性能的Ti-3Al-5Mo-4.5V合金提供一种新的生产工艺。具体实施方式实施案例1：Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的制备原料包括：平均粒径为40μm的Ti粉，平均粒径为27μm的Mo粉和平均粒径为69μm的Al-V中间合金粉。Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重，配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为直径8mm的硬质合金球，球磨时间为48h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，随后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的检测步骤为：物相组成采用MAx25型X射线衍射仪分析，金相腐蚀采用Kroll试剂，显微组织采用Me3型光学显微镜观察，物相组成采用Quan250型场发射扫描电镜分析。实施案例2：该合金为典型的层片状α+β双相组织，平均晶团尺寸约为80μm，同时含有11%左右的残留孔隙。合金主要由α相和β相组成，未出现其它物相。杂质含量分析表明合金的氧含量约为1%。实施案例3：该合金的变形性能良好，在所有变形条件下均未出现明显的宏观裂纹。流变应力随应变速率提高而增大，随变形温度升高而降低。当变形温度为800~930℃时，在变形初期，流变应力随应变率增加而迅速增大，出现加工硬化现象，达到峰值应力后，随应变率增加，流变出现软化现象，最后达到稳态流变。当温度提高到1000℃时，出现持续的加工硬化现象，流变软化行为不明显。实施案例4：合金的流变失稳主要发生在高应变速率范围内，该区域内功率耗散率普遍较低。功率耗散率的极大值出现在700~830℃区间，峰值耗散率为51%。合金在不同条件下的高温变形机理与功率耗散因子的变化密切相关，动态回复区域对应的功率耗散率为18%~24%，动态再结晶区域对应的功率耗散率为28%~61%。流变失稳对应的变形机制包括局部塑性流动，绝热剪切带区和开裂等。实施案例5：变形后的微观层片状组织明显细化和等轴化，在该变形条件下发生了明显的动态再结晶，动态再结晶是合金发生流变软化的主要原因。900℃下变形时由于变形温度接近β相变点，变形后的组织中β相含量较高，变形产生的微观开裂和局部流变等缺陷。钛合金的导热系数小，同时在高应变速率下，热加工时产生的绝热变形热没有充足的时间进行传导，产生局部塑性流动现象。β相为体心立方结构，相较于α相拥有更多的滑移系。塑性变形时β相优先滑移变形，累积的位错堆积在α/β相界面，随变形量不断增大，相界面缺陷越来越多并形成微裂纹，在低温高应变速率下，这种现象更明显。Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的稳定变形区间为800~850℃和850~1050℃，其中最佳变形区间为850~930℃。实施案例6：Ti-3Al-5Mo-4.5V合金可在800~1000℃条件下进行稳定的塑性变形，由于过高温度导致材料组织过度长大，降低材料的力学性能。将烧结态Ti-3Al-5Mo-4.5V合金棒材的表面用粗砂纸打磨，在900℃保温10min，套入轧制磨具后进行加工。经过4道次的轧制，获得不同变形量的钛合金棒材，棒材表面均无明显的宏观裂纹，该合金在900℃的条件下具有良好的热变形能力。变形组织为明显的等轴状组织，晶粒非常细小，均匀，平均晶粒尺寸约0.5μm，并且无明显残余孔隙等缺陷。实施案例7：合金经过变形后，小角度晶界含量较少，以大角度晶界为主，发生了较完全的动态再结晶。β相含量为22%，α相含量为75%。α相内形成了明显的丝织构。β相内部形成了明显的丝织构。变形织构的产生使合金产生各向异性，影响合金的力学性能，需要通过后续的处理进行消除。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Ti‑3Al‑5Mo‑4.5V合金的制备原料包括：平均粒径为40μm的Ti粉，平均粒径为27μm的Mo粉和平均粒径为69μm的Al‑V中间合金粉。

【技术特征摘要】
1.Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的制备原料包括：平均粒径为40μm的Ti粉，平均粒径为27μm的Mo粉和平均粒径为69μm的Al-V中间合金粉。2.根据权利要求1所述的Ti-3Al-5Mo-4.5V合金，其特征是Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重，配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为直径8mm的硬质合金球，球磨时间为48h，球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒，将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，随后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。3.根据权利要求1所述的Ti-3Al-5Mo-4.5V合金，其特征是Ti-3Al-5Mo-4.5V合金的检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明超，
申请(专利权)人：沈阳东青科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21