一种钛铝钼合金靶材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钛铝钼合金靶材及其制备方法，其制备方法包括：将钛粉、铝粉和钼粉在真空或高纯氩气保护下混合；将混合后的混合粉末通过冷等静压压制，获得钛铝钼合金坯料；将所述钛铝钼合金坯料进行整形处理，使所述钛铝钼合金坯料的形状为预设形状；将整形处理后的所述钛铝钼合金坯料装入包套中，进行脱气处理；将经脱气处理的包套封焊后，通过热等静压烧结获得合金锭坯；将压制后的所述合金锭坯依次进行机加工和清洗，获得钛铝钼合金靶材。本发明专利技术制得的钛铝钼合金靶材具有致密度高、无气孔和偏析，组织均匀，晶粒细小，规格尺寸多等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种钛铝钼合金靶材及其制备方法
本专利技术属于粉末冶金制备新材料领域，特别涉及一种钛铝钼合金靶材及其制备方法。
技术介绍
近年来，机械制造业发展迅猛，对机械零件的性能稳定性和服役寿命提出了更高的要求。通常高速运转的机器零部件和刀具表面容易磨损，特别是在一些极端条件下会产生很多热量，加速涂层的磨损，所以这些具有相对运动的表面需要有足够的硬度和良好的耐磨和润滑性能，以减少高速摩擦带来的损耗，从而延长机器使用寿命。经过不断的探索，发现在工具表面涂覆硬质涂层是提高表面硬度和改善耐磨性能的有效方法之一。金属氮化物薄膜TiN，在机械加工、装饰和电子器件等领域获得广泛的应用。然而这些简单的二元薄膜已经不能完全适应现在的工艺需求，TiAlN薄膜继TiN薄膜后，成为一种广泛的过渡金属氮化物薄膜，与TiN相比，一方面它的硬度和抗氧化性显著提高，但另一方面摩擦系数也提高了，这给它的应用带来了一些限制，在一些极端的服役条件下就会暴露缺陷，比如干摩擦条件下由于不能实现自润滑，工件的接触部位极易失效，所以现在急需改善涂层性能，满足一些极端条件下服役的需求。在TiAlN薄膜中，添加Mo元素，Mo具有固体自润滑性能，在摩擦磨损过程中可以形成MoO3相具有良好的耐磨和减摩作用。添加Mo后的TiAlN薄膜为fcc结构，当Mo含量较低时形成TiAlMoN的置换固溶体，当Mo含量较高时形成Ti，Al固溶在Mo2N中的置换固溶体。随Mo含量增加，薄膜硬度缓慢升高，平均摩擦系数缓慢降低。但是，采用真空熔炼浇铸方法制造钛铝钼合金靶材时，钼的熔点高达2620℃，密度10.2g/cm3,而铝的熔点660℃，密度仅2.7g/cm3，三种合金熔点和密度都差别比较大，真空熔炼很难保证产品均匀，并且产生多种脆性相，导致产品加工容易开裂；采用热压法制造钛铝钼靶时，靶材生产受设备限制难以实现大尺寸化，同时热压靶材内部密度分布不均匀，中部与边缘密度差别达5％，难以获得高质量高密度的靶材。由于，钛铝钼合金靶材生产技术难度大，因此有关其研究的文献较少，专利技术更鲜有之。但作为使用性能优异的新型靶材，钛铝钼合金靶材有着广阔的应用，本专利技术实现了其品质的提升，同时稳定的生产工艺，必将推动其大规模的工业应用。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种钛铝钼合金靶材及其制备方法。本专利技术第一方面提供了一种钛铝钼合金靶材，包括如下组分按质量百分比组成：钛10～50at％，铝30～70a％，钼2～20at％。本专利技术第二方面提供了一种钛铝钼合金靶材的制备方法，包括：将钛粉、铝粉和钼粉在真空或高纯氩气保护下混合；将混合后的混合粉末通过冷等静压压制，获得钛铝钼合金坯料；将所述钛铝钼合金坯料进行整形处理，使所述钛铝钼合金坯料的形状为预设形状；将整形处理后的所述钛铝钼合金坯料装入包套中，进行脱气处理；将经脱气处理的包套封焊后，通过热等静压烧结获得合金锭坯；将压制后的所述合金锭坯依次进行机加工和清洗，获得钛铝钼合金靶材；其中，所述钛铝钼合金靶材包括如下组分按质量百分比组成：钛10～50at％，铝30～70a％，钼2～20at％。进一步的，所述铝粉的纯度为99.5％以上、平均粒径为10～30um。进一步的，所述钛粉的纯度为99.5％以上、平均粒径为20～40um。进一步的，所述钼粉的纯度为99.5％以上、平均粒径为5～10um。进一步的，在将所述硅粉和所述钼粉在真空或高纯氩气保护下混合时，包括:将所述钛粉、铝粉和钼粉放入V型混料机或三维混料机中，在真空或高纯氩气保护下混合4～6h。进一步的，在将混合后的混合粉末通过冷等静压压制时，包括：将所述混合粉末装入冷等静压模具中，在20～100MPa压力下，进行冷等静压压制，保压时间为10～30min。进一步的，在将所述钛铝钼合金坯料进行整形处理时，通过车床或铣床将所述钛铝钼合金坯料加工成与预设形状相同的坯料。进一步的，在将所述钛铝钼合金坯料装入包套中进行脱气处理时，包括：将整形处理后的所述钛铝钼合金坯料装入低碳钢或不锈钢包套中后，置于脱气炉中进行脱气处理，脱气温度为300～500℃，脱气时间为4h～10h。进一步的，在对经封焊后的包套通过热等静压烧结时，包括：将封焊后的所述包套放入热等静压设备中进行烧结压制，保温温度为900～1200℃，保温时间2～5h，压力120～150MPa。本专利技术提供了一种钛铝钼合金靶材及其制备方法，钛铝钼合金靶材具有致密度高、无气孔和偏析，组织均匀，晶粒细小，规格尺寸多等优点，其相对密度大于99％，平均孔隙率低于1％；成分均匀；靶材平均晶粒尺寸小于150um；单片最大长度达1800mm。附图说明图1为本专利技术示例性实施例的一种钛铝钼合金靶材的制备方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术第一方面提供了一种钛铝钼合金靶材，包括如下组分按质量百分比组成：钛10～50at％，铝30～70a％，钼2～20at％。本专利技术第二方面提供了一种钛铝钼合金靶材的制备方法，参见图1，包括：S100、将纯度为99.5％以上且平均粒径为20～40um的钛粉、纯度为99.5％以上且平均粒径为10～30um的铝粉和纯度为99.5％以上且平均粒径为5～10um的钼粉放入V型混料机或三维混料机中，在真空或高纯氩气保护下混合4～6h。S200、将混合粉末装入冷等静压模具中，在20～100MPa压力下，进行冷等静压压制，保压时间为10～30min，获得钛铝钼合金坯料。S300、通过车床或铣床对钛铝钼合金坯料进行整形处理，使钛铝钼合金坯料的形状为预设形状；其中，预设形状为圆柱状、球状、片状等规则的形状。S400、将整形处理后的钛铝钼合金坯料装入低碳钢或不锈钢包套中后，置于脱气炉中进行脱气处理，脱气温度为300～500℃，脱气时间为4h～10h。S500、将封焊后的所述包套放入热等静压设备中进行烧结压制，保温温度为900～1200℃，保温时间2～5h，压力120～150MPa。S600、将压制后的所述合金锭坯依次进行机加工和清洗，获得钛铝钼合金靶材；其中，所述钛铝钼合金靶材包括如下组分按质量百分比组成：钛10～50at％，铝30～70a％，钼2～20at％。以下是本专利技术列举的实施例。实施例1本实施例第一方面提供了一种钛铝钼合金靶材，包括如下组分按质量百分比组成：钛20at％，铝60a％，钼20at％。本实施例第二方面提供了一种钛铝钼合金靶材的制备方法，包括如下步骤：(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛铝钼合金靶材，其特征在于，包括如下组分按质量百分比组成：钛10～50at％，铝30～70a％，钼2～20at％。/n

【技术特征摘要】
1.一种钛铝钼合金靶材，其特征在于，包括如下组分按质量百分比组成：钛10～50at％，铝30～70a％，钼2～20at％。


2.一种钛铝钼合金靶材的制备方法，其特征在于，包括：
将钛粉、铝粉和钼粉在真空或高纯氩气保护下混合；
将混合后的混合粉末通过冷等静压压制，获得钛铝钼合金坯料；
将所述钛铝钼合金坯料进行整形处理，使所述钛铝钼合金坯料的形状为预设形状；
将整形处理后的所述钛铝钼合金坯料装入包套中，进行脱气处理；
将经脱气处理的包套封焊后，通过热等静压烧结获得合金锭坯；
将压制后的所述合金锭坯依次进行机加工和清洗，获得钛铝钼合金靶材；
其中，所述钛铝钼合金靶材包括如下组分按质量百分比组成：钛10～50at％，铝30～70a％，钼2～20at％。


3.根据权利要求2所述的一种钛铝钼合金靶材的制备方法，其特征在于，所述铝粉的纯度为99.5％以上、平均粒径为10～30um。


4.根据权利要求2所述的一种钛铝钼合金靶材的制备方法，其特征在于，所述钛粉的纯度为99.5％以上、平均粒径为20～40um。


5.根据权利要求2所述的一种钛铝钼合金靶材的制备方法，其特征在于，所述钼粉的纯度为99.5％以上、平均粒径为5～10um。


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【专利技术属性】
技术研发人员：姜海，唐培新，吕晓明，姜慧，王瑞刚，许凤志，
申请(专利权)人：河北宏靶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13