以TiH2粉为原料粉末冶金法制备Ti-24Nb-8Sn合金的方法技术

本发明专利技术公开了以TiH2粉为原料粉末冶金法制备Ti-24Nb-8Sn合金的方法。本发明专利技术的技术方案包括：先将TiH2粉、Nb粉及Sn粉按质量比TiH2：Nb：Sn=68：24：8配置,将配置好的粉末干混5h,成形采用万能材料实验机,压制压力350Mpa，保压7～8s，将试样在真空烧结炉中烧结。本发明专利技术所提供的制备方法烧结温度低、烧结时间短、节能环保、所得产物致密度高、晶粒尺寸较细小均匀，杂质少，拉伸强度高，硬度大等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于粉末冶金
，特别涉及ー种以TiH2粉为原料粉末冶金法制备Ti-24Nb-8Sn合金的方法。
技术介绍
钛及其钛合金具有高比強度、低密度、良好的机械性能、卓越的耐腐蚀性等优异性能，广泛应用于生物工程、汽车和航空航天等领域。 但是，钛及其合金的机加工性能较差，硬度大于HB350时切削加工特别困难，小于HB300时则易出现粘刀现象，难于切削，成为大量生产复杂形状零件的障碍，因而用粉末冶金法生产钛部件是ー种优良的解决办法。钛无毒、质轻、強度高且具有优异的生物相容性，是相对非常理想的医用金属材料，可作为植入人体的植入物等。目前，在医学领域中广泛使用的仍是Ti-6A1-4V ELI合金。但是后者会析出极微量的钒和铝离子，降低了其细胞适应性且对人体造成危害，医学界广泛关注这ー问题。美国早在20世纪80年代中期便开始研制无铝、无钒、具有生物相容性的钛合金，将其用于矫形木。日本、西欧等也在该方面做了大量的研究工作，并取得一些新的进展。例如，日本已开发出一系列具有优良生物相容性的a+0钛合金，这些合金的抗腐蚀强度、抗疲劳強度和抗腐蚀性能均优于Ti-6A1_4V ELI。与a钛合金及a+0钛合金相比，^钛合金具有更高的強度水平，以及更好的切ロ性能和韧性，更适于作为植入物植入人体。^型钛合金是近年来生物医用钛合金重点研究領域，日本TKK公司采用纯Ti粉与39A1-26V-17. 5Fe-17. 5Mo中间合金粉，通过混料、模压以及真空烧结制备了 SP-700钛合金，Ti-15Mo-3Nb是美国TMET公司在Ti_15Mo-3Nb_3Al基础上发展的ー种新型低弹性模量、高强度和具有更好抗腐蚀性能的亚稳定性3型生物钛合金，Ti-24Nb-4Zr-7. 9Sn合金是ー类特殊的0型钛合金，中科院金属所沈阳材料科学国家(联合)实验室工程合金研究部杨锐、郝玉琳等专家采用熔铸法研制成功并已在临床试用，此方法对实验材料，实验环境等要求比较高，而本专利技术研制Ti-24Nb-8Sn是在Ti-24Nb_4Zr_7. 9Sn基础上做了一系列研究，在減少ー种元素，达到使用效果基础上研制成功的。粉末冶金法是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的エ艺技木。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。粉末冶金法不同于传统烧结方法的特点主要有 (I)粉末冶金技术可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的鋳造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用。(2)可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。(3)可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是ー种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的エ艺技木。(4)可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。(5)可以实现近净成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。
技术实现思路
为了解决现有生物医用钛合金存在的上述技术问题，本专利技术提供ー种以TiH2粉为原料粉末冶金法制备Ti-24Nb-8Sn合金的方法，其具有温度低、烧结时间短、节能环保的特点，所得产物致密度高、晶粒尺寸较细小均匀，杂质少。本专利技术解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤先将TiH2粉、Nb粉及Sn粉按质量比TiH2 Nb Sn=68 :24 :8配置，将配置好的粉末干混5 h,成形采用万能材料实验机，压制压力350 Mpa，保压7 8 S，将试样在真空烧结炉中烧结。进ー步的，所述烧结的エ艺步骤为以60min时间、真空炉功率为30KW功率的速度升温至300°C，在该温度下保温30min，再以90min时间、真空炉功率为50KW功率的速度升温至750°C，在该温度下保温20min，然后以20min时间、真空炉功率为60KW功率的速度升温至1000°C，在该温度下保温20min，最后以30min时间、真空炉功率为70KW功率的速度升温至烧结温度1150-1350°C，在烧结温度下保温l_4h随炉冷却。更进一歩的，所述烧结温度为1250°C，烧结温度下保温时间为2h。本专利技术的技术效果在于 I)与普通熔炼法比较，采用粉末冶金法制备能生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，且烧结致密化时间显著減少，烧结温度也显著降低。2)粉末冶金法制备制备的烧结样品致密度最高可达97. 7%，晶粒尺寸约为47. 5 u m,微观结构良好，孔隙很少。附图说明图I为实施例I制备的Ti-24Nb_8Sn合金在显微下的形貌。图2为实施例2制备的Ti-24Nb-8Sn合金在显微下的形貌。图3为实施例3制备的Ti-24Nb-8Sn合金在显微下的形貌。图4为实施例4制备的Ti-24Nb-8Sn合金在显微下的形貌。图5为实施例5制备的Ti-24Nb_8Sn合金在显微下的形貌。图6为实施例6制备的Ti-24Nb-8Sn合金在显微下的形貌。图7为实施例7制备的Ti-24Nb_8Sn合金在显微下的形貌。图8为实施例8制备的Ti-24Nb_8Sn合金在显微下的形貌。具体实施方式、实施例I 先将TiH2粉、Nb粉及Sn粉按质量比TiH2 Nb Sn=68 :24 8配置，将配置好的粉末放入四罐混料器内干混5 h,成形采用万能材料实验机，压制压力350 Mpa，保压7 8 S，将试样在真空钥丝炉中烧结。烧结エ艺为以60min时间、真空钥丝炉功率为30KW功率的速度升温至300°C，在该温度下保温30min，再以90min时间、真空钥丝炉功率为50KW功率的速度升温至750°C，在该温度下保温20min，然后以20min时间、真空钥丝炉功率为60KW功率的速度升温至1000°C，在该温度下保温20min，最后以30min时间、真空钥丝炉功率为70KW功率的速度升温至烧结温度1150°C，在该温度下保温2h后随炉冷却，得到致密度为93. 4%，晶粒平均尺寸为45 ii m的Ti-24Nb-8Sn合金。实施例2 本实施例与实施例I的不同之处仅在于在烧结エ艺步骤中，最后以30min时间、真空 炉功率为70KW功率的速度升温至烧结温度1200°C，在该温度下保温2h后随炉冷却，得到致密度为95. 7%，晶粒平均尺寸为47 ii m的Ti_24Nb_8Sn合金。实施例3 本实施例与实施例I的不同之处仅在于在烧结エ艺步骤中，最后以30min时间、真空炉功率为70KW功率的速度升温至烧结温度1250°C，在该温度下保温2h后随炉冷却，得到致密度为97. 3%，晶粒平均尺寸为50 ii m的Ti_24Nb_8Sn合金。实施例4 本实施例与实施例I的不同之处仅在于在烧结エ艺步骤中，最后以30min时间、真空炉功率为7本文档来自技高网...

【技术保护点】
以TiH2粉为原料粉末冶金法制备Ti？24Nb？8Sn合金的方法，包括以下步骤，先将TiH2粉、Nb粉及Sn粉按质量比TiH2：Nb：Sn=68：24：8配置,将配置好的粉末干混5？h,成形采用万能材料实验机,压制压力350？Mpa，保压7～8？s，将试样在真空烧结炉中烧结。

【技术特征摘要】
1.以TiH2粉为原料粉末冶金法制备Ti-24Nb-8Sn合金的方法，包括以下步骤，先将TiH2粉、Nb粉及Sn粉按质量比TiH2 Nb Sn=68 :24 8配置，将配置好的粉末干混5 h，成形采用万能材料实验机，压制压力350 Mpa，保压7 8 S，将试样在真空烧结炉中烧结。2.根据权利要求书I所述的以TiH2粉为原料粉末冶金法制备Ti-24Nb-8Sn合金的方法，其特征在于，所述烧结的エ艺步骤为以60min时间、真空炉功率为30KW功率的速度升温至300°C，在该温度下保温30min，再以90min时间、真空炉功率为50KW功率的速度升温至750°C，在该温度下保温20min，然后以20min时间、真空炉功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊嫣，蔡春波，
申请(专利权)人：湘潭正和矫形器技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：