间隙氮原子强化的超高强双相钛合金制件及其制备方法技术

一种间隙氮原子强化的超高强双相钛合金制件及其制备方法，该间隙氮原子强化的超高强双相钛合金制件，采用粉末坯热加工制备的超高强双相钛合金棒材或管材，获得通过岛状结构包围等轴初生α相的制件，超高强双相钛合金棒材或管材的钛合金初生α相呈轻微拉长等轴形态，体积比为65‑80％，直径为2‑10μm；β转变组织中均匀分布有纳米级颗粒β与短棒状β；α相与β转变组织间有一层半断续连接的岛状α/β组织，岛状α/β组织的宽度为120‑300nm，岛状α/β组织内部含有高密度纳米层错。粉末坯热加工制备方法采用半固态球化制粉方法制备的氮化钛/钛合金复合粉末，经成形、烧结、热变形和热处理得到超高强双相钛合金棒材或管材。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高性能钛合金，特别是一种间隙氮原子强化的超高强双相钛合金制件及其制备方法。

技术介绍

1、钛合金因其优异的比强度、耐高温及耐腐蚀性，在航空航天、国防军工、医疗器械等领域得到广泛应用。制造业的不断升级对钛合金在高强度服役条件下的综合性能提出更高要求。目前钛合金的强化通常依赖于合金化元素的添加，主要通过置换式固溶强化以及热处理过程中的析出强化。然而，多元合金化引起的元素偏析以及脆性相析出等问题往往导致高强钛合金熔炼困难，组织稳定性差，增大了材料制造成本，且材料回收再利用困难，造成资源极大浪费。

技术实现思路

1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种间隙氮原子强化的超高强双相钛合金及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高氮钛粉的半固态球化制粉方法，其中，包括如下步骤：

3、s100、颗粒预混处理，将钛合金粉末和氮化钛粉末按设定比例进行机械预混合，获得组分均匀的预混合粉末；混合后氮元素总质量分数为0.30-0.50wt.％；

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【技术保护点】

1.一种高氮钛粉的半固态球化制粉方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的高氮钛粉的半固态球化制粉方法，其特征在于，所述钛合金粉末为氢化脱氢处理的预合金粉末，包括TC4(Ti-6Al-4V)、TA15(Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V)、TA18(Ti-3Al-2.5V)、TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)或TB6(Ti-10V-2Fe-3Al)，粒度范围为0-40μm，氧含量≤0.18wt.％。

3.如权利要求1所述的高氮钛粉的半固态球化制粉方法，其特征在于，步骤S100中，采用氧化锆磨球进行预混合处理，所述氧化...

【技术特征摘要】

1.一种高氮钛粉的半固态球化制粉方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的高氮钛粉的半固态球化制粉方法，其特征在于，所述钛合金粉末为氢化脱氢处理的预合金粉末，包括tc4(ti-6al-4v)、ta15(ti-6.5al-2zr-1mo-1v)、ta18(ti-3al-2.5v)、tc11(ti-6.5al-3.5mo-1.5zr-0.3si)或tb6(ti-10v-2fe-3al)，粒度范围为0-40μm，氧含量≤0.18wt.％。

3.如权利要求1所述的高氮钛粉的半固态球化制粉方法，其特征在于，步骤s100中，采用氧化锆磨球进行预混合处理，所述氧化锆磨球的直径为3-8mm，球料为4:1-10:1，转速为80-200r/min，总时长为4-12h，机械混合过程采用间歇式运行，以避免温升过高。

4.如权利要求1所述的高氮钛粉的半固态球化制粉方法，其特征在于，步骤s200中，所述预混合粉末以50℃/min加热到350-450℃，保护气氛为纯度≥99.999％的高纯氮气，保温时间为5-20min。

5.如权利要求1所述的高氮钛粉的半固态球化制粉方法，其特征在于，步骤s300中，高纯氮气压强为100-400ml/min，转子转速为3500-4800r/min，研磨压力为0.35-0.55mpa，运行时间为60-120min，同批次预混合粉末添加量为5-20kg。

6.一种粉末坯热加工制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的粉末坯热加工制备方法，其特征在于，步骤s10中，所述氮化钛/钛合金复合粉末为真空封装状态，包套的振实密封在纯度≥99.999％的高纯氩气保护的密封手套箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘宇，况帆，路新，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：