一种高硬度钛合金复合板材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高硬度钛合金复合板材及其制备方法和应用，涉及钛合金板材技术领域。本发明专利技术将近β型或β型钛合金复合在硬度高的钛镍铬合金表面，大幅度提高了高硬度钛合金复合板材的韧性，实现了韧度和硬度的良好结合。本发明专利技术制备的高硬度钛合金复合板材耐磨性好、耐腐蚀性强、比强度高。本发明专利技术采用粉末烧结+轧制的方法实现了高硬度Ti

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度钛合金复合板材及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钛合金板材
，具体涉及一种高硬度钛合金复合板材及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]刀具是生活中必不可少的一种工具，目前市场上的刀具大部分都是碳钢、不锈钢、陶瓷等制备的。随着科技的进步，钛合金因具有优异的性能，如耐腐蚀性、比强度高、抗氧化性等，在日用品中也有了大量的应用，但是目前常规钛合金的硬度HRC值小于50，且普遍存在耐磨性能差的缺点，这极大限制了钛合金在刀具方面的应用。
[0003]TiNi60合金具有高强度、高硬度，硬度HRC值可达58～62，若在TiNi60合金中添加Cr元素，可进一步提高合金的硬度、耐磨性等。该合金的硬度可以满足刀具的要求，但其韧度不够，而刀具的性能取决于刀刃的硬度和韧度的匹配程度，两者需要达到合理的平衡点，因此单一的Ti
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Ni系高硬度钛合金也无法满足刀具的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高硬度钛合金复合板材及其制备方法和应用，本专利技术制备的高硬度钛合金复合板材具有较高的硬度和韧性，适用于制备刀具。
[0005]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：
[0006]本专利技术提供了一种高硬度钛合金复合板材的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将原料粉体进行压制，得到预制块坯体；按照质量百分比计，所述原料粉体的组成为：Ni 60～65％，Cr 5～10％，余量为Ti；
[0008]将所述预制块坯体进行真空烧结，得到坯体；
[0009]将所述坯体密封于金属壳体内，得到金属坯；所述金属壳体为近β型或β型钛合金；
[0010]将所述金属坯进行热等静压，得到半成品板坯；
[0011]将所述半成品板坯进行热轧，得到热轧板；
[0012]将所述热轧板依次进行固溶处理和时效处理，得到高硬度钛合金复合板材。
[0013]优选地，所述原料粉体包括镍粉、铬粉和钛粉的混合粉体、钛粉和镍铬合金粉的混合粉体或钛镍铬合金粉。
[0014]优选地，所述真空烧结为两阶段真空烧结或一阶段真空烧结；
[0015]所述两阶段真空烧结包括依次进行的一段烧结和二段烧结；所述一段烧结的温度为500～600℃；所述一段烧结的保温时间为1～2h；所述二段烧结的温度为880～940℃；所述二段烧结的保温时间为2～4h；
[0016]所述一阶段真空烧结的温度为880～940℃；所述一阶段真空烧结的保温时间为1～2h。
[0017]优选地，所述金属壳体的厚度为15～20mm。
[0018]优选地，所述热等静压的温度为880～940℃，保温时间为2～4h，所述热等静压的
压力为120～200MPa。
[0019]优选地，所述热轧的次数为两次以上；每次热轧的加热温度为880～940℃，保温时间为(H+10～H+50)min，H为轧制坯料厚度之和，单位为mm。
[0020]优选地，所述每次热轧的变形量为60～85％。
[0021]优选地，所述固溶处理的温度为850～900℃，保温时间为1～1.5h；所述时效处理的温度为400～450℃，保温时间为2～6h。
[0022]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的高硬度钛合金复合板材，包括钛镍铬合金以及包覆在所述钛镍铬合金表面的金属壳体；所述金属壳体为近β型或β型钛合金。
[0023]本专利技术提供了上述技术方案所述高硬度钛合金复合板材在制备刀具中的应用。
[0024]本专利技术提供了一种高硬度钛合金复合板材的制备方法，本专利技术将近β型或β型钛合金复合在硬度高的钛镍铬合金表面，大幅度提高了高硬度钛合金复合板材的韧性，实现了韧度和硬度的良好结合。本专利技术制备的高硬度钛合金复合板材耐磨性好、耐腐蚀性强、比强度高。本专利技术采用粉末烧结+轧制的方法实现了高硬度Ti
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Ni系金属间化合物复合板材的制备，同时也避免了采用传统加工方法制备Ti
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Ni系金属间化合物时出现的难加工问题，制备工艺简单，易于工业化生产。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种高硬度钛合金复合板材的制备方法，包括以下步骤：
[0026]将原料粉体进行压制，得到预制块坯体；按照质量百分比计，所述原料粉体的组成为：Ni 60～65％，Cr 5～10％，余量为Ti；
[0027]将所述预制块坯体进行真空烧结，得到坯体；
[0028]将所述坯体密封于金属壳体内，得到金属坯；所述金属壳体为近β型或β型钛合金；
[0029]将所述金属坯进行热等静压，得到半成品板坯；
[0030]将所述半成品板坯进行热轧，得到热轧板；
[0031]将所述热轧板依次进行固溶处理和时效处理，得到高硬度钛合金复合板材。
[0032]本专利技术将原料粉体进行压制，得到预制块坯体。在本专利技术中，按照质量百分比计，所述原料粉体的组成为：Ni 60～65％，Cr 5～10％，余量为Ti；所述原料粉体的组成优选为：Ni 62～64％，Cr 6～8％，余量为Ti。在本专利技术中，所述原料粉体优选还包括不可避免的杂质。在本专利技术中，所述原料粉体优选包括镍粉、铬粉和钛粉的混合粉体、钛粉和镍铬合金粉的混合粉体或钛镍铬合金粉。在本专利技术中，所述原料粉体的混合优选在V型混料机中进行；所述混合的时间优选为2～2.5h；所述混合的转速优选为260～300r/min。
[0033]在本专利技术中，所述钛粉优选为氢化脱氢钛粉、气雾化法制备的钛粉或等离子旋转电极法制备的钛粉；所述镍铬合金粉优选为气雾化法制备的镍铬合金粉或等离子旋转电极法制备的镍铬合金粉；所述钛镍铬合金粉优选为气雾化法制备的钛镍铬合金粉。
[0034]在本专利技术中，所述压制优选为冷压。在本专利技术中，所述压制的温度优选为20～25℃；所述压制的压力优选为150～200MPa；保压时间优选为3～5min。本专利技术优选在所述压制后自然降压，得到预制块坯体。
[0035]得到预制块坯体后，本专利技术将所述预制块坯体进行真空烧结，得到坯体。在本专利技术
中，所述真空烧结优选为两阶段真空烧结或一阶段真空烧结。在本专利技术中，所述两阶段真空烧结优选包括依次进行的一段烧结和二段烧结；所述一段烧结的温度优选为500～600℃，更优选为550℃；所述一段烧结的保温时间优选为1～2h，更优选为1.5h；所述二段烧结的温度优选为880～940℃，更优选为900℃；所述二段烧结的保温时间优选为2～4h，更优选为3h。在本专利技术中，由室温升温至所述一段烧结的温度的升温速率优选为20～30℃/min；由所述一段烧结的温度升温至所述二段烧结的温度的升温速率优选为10～20℃/min。本专利技术优选在所述二段烧结后随炉自然冷却到室温。
[0036]在本专利技术中，当所述原料粉体为镍粉、铬粉和钛粉的混合粉体或钛粉和镍铬合金粉的混合粉体时，优选采用两阶段真空烧结。本专利技术采用两阶段真空烧结能够使各元素扩散更均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硬度钛合金复合板材的制备方法，包括以下步骤：将原料粉体进行压制，得到预制块坯体；按照质量百分比计，所述原料粉体的组成为：Ni 60～65％，Cr 5～10％，余量为Ti；将所述预制块坯体进行真空烧结，得到坯体；将所述坯体密封于金属壳体内，得到金属坯；所述金属壳体为近β型或β型钛合金；将所述金属坯进行热等静压，得到半成品板坯；将所述半成品板坯进行热轧，得到热轧板；将所述热轧板依次进行固溶处理和时效处理，得到高硬度钛合金复合板材。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料粉体包括镍粉、铬粉和钛粉的混合粉体、钛粉和镍铬合金粉的混合粉体或钛镍铬合金粉。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述真空烧结为两阶段真空烧结或一阶段真空烧结；所述两阶段真空烧结包括依次进行的一段烧结和二段烧结；所述一段烧结的温度为500～600℃；所述一段烧结的保温时间为1～2h；所述二段烧结的温度为880～940℃；所述二段烧结的保温时间为2～4h；所述一阶段真空烧结的温度为880～940℃；所述一阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛鹏，王瑞琴，刘宇，刘姣，廖强，宋阳，
申请(专利权)人：西部金属材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：