專利名稱：一種粉末冶金鈦合金及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種粉末冶金鈦合金，具體說涉及一種含銀與硼化鈦顆粒的粉末冶金鈦合金，本發(fā)明還涉及該粉末冶金鈦合金的制備方法。
背景技術：
鈦合金由于密度低、比強度高、屈強比高、良好的塑韌性、耐腐蝕性好等優(yōu)點，在軍 工、民用等領域具有廣闊的應用前景，其性能及制造技術水平直接影響到這些領域的發(fā)展 和水平的提高。制造鈦合金部件目前主要有3種方法1)傳統(tǒng)的鍛造材料加工；2)鑄造； 3)粉末冶金。用鍛造進行材料加工，其材料性能優(yōu)良，但浪費大，加工量大，成本高，且難獲 得形狀復雜的產(chǎn)品；鑄造可獲得形狀復雜的凈形或近凈形產(chǎn)品，成本較低，但鑄造過程中材 料的成分偏析、疏松、縮孔等缺陷難以避免，材料性能較低。鈦合金的粉末冶金技術則克服 了這二種方法的缺點，同時兼有它們的優(yōu)點。但傳統(tǒng)的鈦合金粉末冶金技術存在致密度低 的主要缺陷。使得鈦合金不能滿足高強抗疲勞的特殊要求。本發(fā)明者提出通過摻雜銀元素進行真空燒結處理，獲得了含銀的粉末冶金鈦鉬鋁 釩合金中國專利=201010125198. 8，但由于采用真空燒結方法，使得其致密度低于97%。 無法滿足新型結構材料對鈦合金抗疲勞特性的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是提供一種致密度高，孔隙數(shù)量低，燒結合金 的力學性能高，綜合性能較為優(yōu)良的粉末冶金鈦合金。本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是提供該粉末冶金鈦合金的工藝簡單，所生產(chǎn) 出的鈦合金具有較高的致密度，產(chǎn)品質(zhì)量綜合性能優(yōu)良的制備方法。為了解決第一個技術問題，本發(fā)明提供的粉末冶金鈦合金，含有Al、Mo、V、Ti、Ag 與LaB6,各組份的百分比為Al 2 7，Mo 2 8，V 2 6，Ag 2 10，LaB6O. 1 3. 0， 其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。所述的不可避免的雜質(zhì)的質(zhì)量含量分數(shù)控制在0. 05%以下。為了解決第二個技術問題，本發(fā)明提供的制備粉末冶金鈦合金的方法，包括如下 步驟步驟一按照Al 2 7，Mo 2 8，V 2 6，Ag 2 10，LaB6O. 1 3. 0，其余 為鈦各組分的質(zhì)量百分比稱取鈦粉、鋁粉、鉬粉、鋁釩中間合金粉、銀粉、六硼化鑭粉；步驟二 將步驟一稱取的粉末混合均勻并過篩；步驟三將步驟二中混合均勻的粉末通過模壓成型壓制成生坯，所述的模壓壓力 為 300 500MPa ；步驟四將預制好的生坯進行真空熱壓燒結，真空度為IX ICT1MPa IX 10_3MPa， 燒結溫度為1100 1500°C，燒結時間為1 6h，機械壓力為5 25MPa，隨爐冷卻后得到含 銀與硼化鈦顆粒的粉末冶金鈦合金。
上述步驟一中所述的各組分的粉末粒度為鈦粉-100 -300目，鋁 粉-100 -500目，鉬粉-100 -200鉬，鋁釩中間合金粉-100 -200目，銀粉-100 -300 目，六硼化鑭粉-100 -400目。上述步驟二中混料后過-50目篩。上述步驟二中采用V型機或球磨機混合方法將原料粉末混合均勻。
采用上述技術方案的粉末冶金鈦合金及其制備方法，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明在 不改變傳統(tǒng)的粉末冶金制備工藝和設備的情況下，通過添加銀元素來改善生坯的成型性 能，并進一步采用真空熱壓燒結方法，進而提高燒結鈦合金的致密度，降低燒結鈦合金中的 孔隙數(shù)量，同時添加六硼化鑭粉原位反應生成彌散分布的硼化鈦顆粒，進一步提高燒結合 金的力學性能，從而得到綜合性能較為優(yōu)良的粉末冶金鈦合金。燒結體合金的抗壓強度達 到2010MPa，致密度達到99.7%?？梢詽M足新型結構材料對粉末冶金鈦合金的要求?？蓪?現(xiàn)工業(yè)化應用，拓展了鈦合金在高性能結構材料領域中的應用。本工藝的優(yōu)勢在于通過添加銀元素及六硼化鑭粉并采用真空熱壓燒結的粉末冶 金燒結工藝，獲得高致密及綜合性能優(yōu)良的燒結粉末冶金鈦合金產(chǎn)品，滿足實際工業(yè)生產(chǎn) 的要求。
具體實施例方式結合本發(fā)明的方法提供以下實例下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以下本發(fā)明技術方案為前提下進 行實施，給出了詳細的實施方式和具體操作過程。對比實施例1制備成分為Ti-5Al-4Mo_4V(質(zhì)量分數(shù)，下同)的粉末冶金鈦合金。所用原料 為-100目鈦粉、-300目鋁粉、-200目鉬粉、-150目A1-58V中間合金粉。按照合金配比稱 取原料粉末，原料粉粉末在球磨機上球磨混合均勻，然后在300MPa的壓力下模壓成生坯， 將生坯放入真空燒結爐中進行高溫燒結，真空度控制為lX10_3MPa，燒結溫度為1250°C，燒 結時間6h。隨爐冷卻后所得的粉末冶金鈦合金的抗壓縮強度為1210MPa，排水法測試得到 燒結體的致密度為91%。實施例1制備成分為Ti-5Al-4Mo-4V-2Ag-0. ILaB6的粉末冶金鈦合金。所用原料為-100 目鈦粉、-500目鋁粉、-100目鉬粉、-300目A1-58V中間合金粉、-100目銀粉、-250目六 硼化鑭粉。按照合金配比稱取原料粉末，原料粉粉末在球磨機上球磨混合均勻，然后在 500MPa的壓力下模壓成生坯，將生坯放入真空熱壓燒結爐中進行高溫燒結，真空度控制為 IX 10_2MPa，燒結溫度為1300°C，燒結時間3h，所施加的壓力為25MPa。隨爐冷卻后所得的 粉末冶金鈦合金的抗壓縮強度為1750MPa，排水法測試得到燒結體的致密度為99. 1%。實施例2制備成分為Ti-2Al-8Mo-2V-5Ag-2. 5LaB6的粉末冶金鈦合金。所用原料為-200 目鈦粉、-300目鋁粉、-200目鉬粉、-150目A1-58V中間合金粉、-200目銀粉、-100目六 硼化鑭粉。按照合金配比稱取原料粉末，原料粉粉末在球磨機上球磨混合均勻，然后在 300MPa的壓力下模壓成生坯，將生坯放入真空熱壓燒結爐中進行高溫燒結，真空度控制為1 X10_3MPa，燒結溫度為1500°C，燒結時間3h，所施加的壓力為25MPa。隨爐冷卻后所得的 粉末冶金鈦合金的抗壓縮強度為2010MPa，排水法測試得到燒結體的致密度為99. %。實施例3制備成分為Ti-5Al-4Mo-4V-3Ag-l. OLaB6的粉末冶金鈦合金。所用原 料為-300 目鈦粉、-300目鋁粉、-300目鉬粉、-150目A1-58V中間合金粉、-200目銀粉、-100目六 硼化鑭粉。按照合金配比稱取原料粉末，原料粉粉末在球磨機上球磨混合均勻，然后在 400MPa的壓力下模壓成生坯，將生坯放入真空熱壓燒結爐中進行高溫燒結，真空度控制為 IX IO-1MPa,燒結溫度為1250°C，燒結時間6h，所施加的壓力為15MP a。隨爐冷卻后所得的 粉末冶金鈦合金的抗壓縮強度為1862MPa，排水法測試得到燒結體的致密度為99. 3%。實施例4制備成分為Ti-7Al-2Mo-6V-7Ag-l. 5LaB6的粉末冶金鈦合金。所用原料為-200 目鈦粉、-500目鋁粉、-300目鉬粉、-100目A1-58V中間合金粉、-300目銀粉、-400目六 硼化鑭粉。按照合金配比稱取原料粉末，原料粉粉末在球磨機上球磨混合均勻，然后在 500MPa的壓力下模壓成生坯，將生坯放入真空熱壓燒結爐中進行高溫燒結，真空度控制為 IX IO-1MPa,燒結溫度為1100°C，燒結時間lh，所施加的壓力為25MPa。隨爐冷卻后所得的 粉末冶金鈦合金的抗壓縮強度為1409MPa，排水法測試得到燒結體的致密度為99. 0%。實施例5制備成分為Ti-5Al-4Mo-4V-3Ag-0. 5LaB6的粉末冶金鈦合金。所用原料為-300 目鈦粉、-500目鋁粉、-300目鉬粉、-200目A1-58V中間合金粉、-300目銀粉、-300目六 硼化鑭粉。按照合金配比稱取原料粉末，原料粉粉末在球磨機上球磨混合均勻，然后在 500MPa的壓力下模壓成生坯，將生坯放入真空熱壓燒結爐中進行高溫燒結，真空度控制為 lX10_3MPa，燒結溫度為1350°C，燒結時間lh，所施加的壓力為25MPa。隨爐冷卻后所得的 粉末冶金鈦合金的抗壓縮強度為1853MPa，排水法測試得到燒結體的致密度為99. 4%。實施例6制備成分為Ti-5Al-5Mo-5V-10Ag_2. 5LaB6的粉末冶金鈦合金。所用原料為_300 目鈦粉、-500目鋁粉、-300目鉬粉、-200目A1-58V中間合金粉、-300目銀粉、-300目六 硼化鑭粉。按照合金配比稱取原料粉末，原料粉粉末在球磨機上球磨混合均勻，然后在 500MPa的壓力下模壓成生坯，將生坯放入真空熱壓燒結爐中進行高溫燒結，真空度控制為 lX10_3MPa，燒結溫度為1350°C，燒結時間3. 5h，所施加的壓力為25MPa。隨爐冷卻后所得 的粉末冶金鈦合金的抗壓縮強度為1923MPa，排水法測試得到燒結體的致密度為99. 6%。實施例7制備成分為Ti-3Al-6Mo-2V-8Ag_3. OLaB6的粉末冶金鈦合金。所用原料為-300 目鈦粉、-500目鋁粉、-300目鉬粉、-200目A1-58V中間合金粉、-300目銀粉、-300目六 硼化鑭粉。按照合金配比稱取原料粉末，原料粉粉末在V型機上球磨混合均勻，然后在 450MP a的壓力下模壓成生坯，將生坯放入真空熱壓燒結爐中進行高溫燒結，真空度控制為 lX10_3MPa，燒結溫度為1400°C，燒結時間3. 0h，所施加的壓力為lOMPa。隨爐冷卻后所得 的粉末冶金鈦合金的抗壓縮強度為1920MPa，排水法測試得到燒結體的致密度為99. 7%。實施例8制備成分為Ti-5Al-7Mo-6V-5Ag-2. 5LaB6的粉末冶金鈦合金。所用原料為-300目鈦粉、-500目鋁粉、-300目鉬粉、-200目A1-58V中間合金粉、-300目銀粉、-300目六硼化鑭粉。按照合金配比稱取原料粉末，原料粉粉末在V型機上球磨混合均勻，然后在350MPa的壓 力下模壓成生坯，將生坯放入真空熱壓燒結爐中進行高溫燒結，真空度控制為1 X IO-3MPa, 燒結溫度為1300°C，燒結時間2. 0h，所施加的壓力為5MPa。隨爐冷卻后所得的粉末冶金鈦 合金的抗壓縮強度為1930MPa，排水法測試得到燒結體的致密度為99. 5%。
權利要求
一種粉末冶金鈦合金，其特征在于含有Al、Mo、V、Ti、Ag與LaB6，各組份的百分比為Al 2～7，Mo 2～8，V 2～6，Ag 2～10，LaB60.1～3.0，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權利要求1所述的粉末冶金鈦合金，其特征在于所述的不可避免的雜質(zhì)的質(zhì) 量含量分數(shù)控制在0. 05%以下。
3.制備權利要求1所述的粉末冶金鈦合金的方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一按照Al 2 7，Mo 2 8，V 2 6，Ag 2 10，LaB6O. 1 3. 0，其余為鈦各組分的質(zhì)量百分比稱取鈦粉、鋁粉、鉬粉、鋁釩中間合金粉、銀粉、六硼化鑭粉； 步驟二 將步驟一稱取的粉末混合均勻并過篩；步驟三將步驟二中混合均勻的粉末通過模壓成型壓制成生坯，所述的模壓壓力為 300 500MPa ；步驟四將預制好的生坯進行真空熱壓燒結，真空度為丨父川—^？^！ ！父川—^？⑴燒結 溫度為1100 1500°C，燒結時間為1 6h，機械壓力為5 25MPa，隨爐冷卻后得到含銀與 硼化鈦顆粒的粉末冶金鈦合金。
4.根據(jù)權利要求3所述的制備粉末冶金鈦合金的方法，其特征在于上述步驟一中所 述的各組分的粉末粒度為鈦粉-100 -300目，鋁粉-100 -500目，鉬粉-100 -200 鉬，鋁釩中間合金粉-100 -200目，銀粉-100 -300目，六硼化鑭粉-100 -400目。
5.根據(jù)權利要求3所述的制備粉末冶金鈦合金的方法，其特征在于上述步驟二中混 料后過-50目篩。
6.根據(jù)權利要求3所述的制備粉末冶金鈦合金的方法，其特征在于上述步驟二中采 用V型機或球磨機混合方法將原料粉末混合均勻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種粉末冶金鈦合金及其制備方法。各組份及其質(zhì)量百分比為Al 2～7，Mo 2～8，V 2～6，Ag 2～10，LaB60.1～3.0；其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。按照各組元的質(zhì)量百分比稱取一定粒度的鈦粉、鋁粉、鉬粉、鋁釩中間合金粉、銀粉、以及六硼化鑭粉。采用混合法將粉末混合均勻。通過模壓成型工藝壓制成具有一定形狀的生坯。將生坯放入真空熱壓燒結爐中進行燒結，隨爐冷卻后得到含銀與硼化鈦顆粒的粉末冶金鈦合金。本發(fā)明工藝過程簡單，在混料時加入銀粉改善生坯的成型性，添加六硼化鑭粉原位反應生成硼化鈦顆粒彌散增強基體合金，而進一步通過熱壓燒結提高燒結體致密度，從而得到高致密化具有高強度的新型粉末冶金鈦合金。
文檔編號C22C14/00GK101962721SQ20101052838
公開日2011年2月2日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權日2010年11月2日
發(fā)明者宋旼, 歐小琴, 申婷婷, 肖代紅, 袁鐵錘 申請人:中南大學