一种用预合金化球形粉末制备高性能TA31钛合金的方法技术

技术编号：41198636 阅读：5 留言：0更新日期：2024-05-07 22:26

本发明专利技术涉及一种用预合金化球形粉末制备高性能TA31钛合金的方法，属于钛合金制备技术领域。其特征在于包括下列各步骤：1）以预合金化球形TA31钛合金粉末作为原料；2）将步骤（1）的原料置于真空干燥箱中，在真空度为4～6Pa、温度为50～60℃条件下，干燥1.5～2h；3）装入石墨模具中，置入放电等离子烧结炉中，抽真空至4～8Pa；4）高温烧结和分段冷却至室温；5）脱模得TA31钛合金。制备的TA31钛合金成分和组织均匀、致密度高、强韧性高，且工艺简单、易于操作、原料利用率高、生产成本低和节能环保，避免材料的浪费，实现其高值化利用，具有明显的市场应用前景。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用预合金化球形粉末制备高性能ta31钛合金的方法，属于钛合金制备。

技术介绍

1、ti-6al-3nb-2zr-1mo（简称ta31）钛合金具有密度低、比强度高、塑韧性好、耐蚀性强和无磁性等优点，尤其具有较高的断裂韧性、应力腐蚀断裂韧性、冲击韧性及可焊性等优良性能，在海洋工程、舰船、潜艇、深潜器等装备领域有着广阔的应用前景。目前上述领域使用的ta31钛合金主要为板材、棒材及管材等，一般通过熔炼铸锭后，再进行锻造或轧制而得，存在工艺流程长、综合成材率低、加工成本高等问题。

2、用粉末冶金技术制备钛合金具有成分和组织均匀、高强度、高塑韧性、原料利用率和生产效率高等优点，是实现高性能钛合金材料近净成形的重要技术之一。采用等离子旋转电极雾化（prep）、真空感应气体雾化（viga）、电极感应气体雾化（eiga）等方法制备的球形ta31钛合金粉末，具有高球形度、良好流动性、高纯净度和较低的气体杂质含量等优点，可成为粉末冶金技术用的高品质原料。

技术实现思路

1、为克服现有技术存在的不足，本专利技术提供一种用预合金化球形粉末制备高性能ta31钛合金的方法，该方法以prep法制备的高品质预合金化球形ta31钛合金粉末作为原料，利用放电等离子烧结技术制备ta31钛合金，在获得高性能的同时，显著提高原料利用率和生产效率，降低生产成本，而现有技术尚未发现相关方面的报导。

2、本专利技术通过下列技术方案完成：一种用预合金化球形粉末制备高性能ta31钛合金的方法，其特征在于包括下列各步骤：

3、（1）以预合金化球形ta31钛合金粉末作为原料；

4、（2）将步骤（1）的预合金化球形ta31钛合金粉末置于真空干燥箱中，在真空度为4～6pa、温度为50～60℃条件下，干燥1.5～2h；

5、（3）将步骤（2）的干燥的预合金化球形ta31钛合金粉末，装入石墨模具中，置入放电等离子烧结炉中，抽真空至4～8pa；

6、（4）以100～120℃/min的升温速率，将步骤（3）的放电等离子烧结炉炉内温度升至825～875℃进行烧结，保温1～2min；再以25～50℃/min的升温速率，继续将放电等离子烧结炉炉内温度升至925～975℃进行烧结，保温3～5min；且在整个烧结过程中施加40～50mpa的轴向压力；

7、（5）以50～70℃/min的冷却速率，使步骤（4）的烧结料随炉冷却至150～250℃，且冷却过程中保持轴向压力40～50mpa，炉内真空度保持在4～8pa；之后卸载轴向压力，破除炉内真空，开炉，取出模具，冷却至室温，脱模，得ta31钛合金。

8、优选的是，所述步骤（1）的预合金化球形ta31钛合金粉末粒径范围为106～250μm。

9、优选的是，所述步骤（1）的预合金化球形ta31钛合金粉末的化学成分为：al：5.5%~6.5wt.％、nb：2.5~3.5wt.％、zr：1.5~2.5wt.％、mo：0.6~1.5wt.％，fe≤0.25wt.％、c≤0.10wt.％、h≤0.015wt.％、n≤0.05wt.％、o≤0.15wt.％，余量为ti。

10、优选的是，所述步骤（1）的预合金化球形ta31钛合金粉末采用等离子旋转电极雾化法制备。

11、优选的是，所述步骤（4）和步骤（5）中轴向压力的加载速率为40～50mpa/min。

12、本专利技术具有下列优点和有益效果：

13、利用上述技术方案制备的ta31钛合金，具有：成分和组织均匀，98.9～99.5%的高致密度，抗拉强度≥890mpa、延伸率≥15%的高强韧性等优点，且工艺简单、易于操作、原料利用率高、生产成本低和节能环保，同时还避免了材料的浪费，实现其高价值化利用，具有较高的市场应用前景。

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【技术保护点】

1.一种用预合金化球形粉末制备高性能TA31钛合金的方法，其特征在于包括下列各步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用预合金化球形粉末制备高性能TA31钛合金的方法，其特征在于：所述步骤（1）中选用的预合金化球形TA31钛合金粉末粒径范围为106～250μm。

3.根据权利要求1所述的一种用预合金化球形粉末制备高性能TA31钛合金的方法，其特征在于：所述步骤（1）中预合金化球形TA31钛合金粉末的化学成分为：Al：5.5%~6.5wt.％、Nb：2.5~3.5wt.％、Zr：1.5~2.5wt.％、Mo：0.6~1.5wt.％，Fe≤0.25wt.％、C≤0.10wt.％、H≤0.015wt.％、N≤0.05wt.％、O≤0.15wt.％，余量为Ti。

4.根据权利要求1所述的一种用预合金化球形粉末制备高性能TA31钛合金的方法，其特征在于：所述步骤（1）中预合金化球形TA31钛合金粉末采用等离子旋转电极雾化法制备。

5.根据权利要求1所述的一种用预合金化球形粉末制备高性能TA31钛合金的方法，其特征在于：所述步骤（4）和（5）中轴向

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【技术特征摘要】

1.一种用预合金化球形粉末制备高性能ta31钛合金的方法，其特征在于包括下列各步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用预合金化球形粉末制备高性能ta31钛合金的方法，其特征在于：所述步骤（1）中选用的预合金化球形ta31钛合金粉末粒径范围为106～250μm。

3.根据权利要求1所述的一种用预合金化球形粉末制备高性能ta31钛合金的方法，其特征在于：所述步骤（1）中预合金化球形ta31钛合金粉末的化学成分为：al：5.5%~6.5wt.％、nb：2.5~3.5wt.％、zr：1.5~2.5w...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉勤，胡玉婷，于锁晴，蒋业华，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：

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