本發(fā)明專利技術(shù)屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用凝膠注模成形制備高致密度鈦或鈦合金的方法。該方法首先將有機單體甲基丙烯酸β-羥乙酯與溶劑甲苯配置成預混液，加入純氫化鈦或氫化鈦與合金元素的混合粉末配置成漿料，加入引發(fā)劑過氧化苯甲酰及催化劑二甲基苯胺，固化后即得坯體，經(jīng)干燥、脫脂、真空燒結(jié)得到相對密度大于95％的燒結(jié)體，然后進行無包套熱等靜壓處理，得到高致密度(相對密度大于99.5％)的鈦合金零件。本發(fā)明專利技術(shù)成本低、適合于大尺寸、復雜形狀、高致密度鈦或鈦合金產(chǎn)品的制備；適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于粉末冶金
，特別涉及。
技術(shù)介紹
鈦合金具有密度低、比強度高、耐蝕性好、耐熱性強等優(yōu)異性能，在航空航天、石油化工、電力、汽車等行業(yè)應(yīng)用前景廣闊。然而，高成本成為限制其應(yīng)用的關(guān)鍵因素，低成本制備工藝的開發(fā)成了鈦合金行業(yè)的研究熱點。與傳統(tǒng)熔鑄工藝比較，粉末冶金技術(shù)具有短流程、近凈成形、材料利用率高等優(yōu)勢，為低成本鈦合金開辟出新方向。凝膠注模是一種粉末近凈成形工藝，該工藝基于傳統(tǒng)漿料成形與高分子化學的有機結(jié)合，利用可交聯(lián)聚合的有機單體使?jié){料原位固化形成坯體，經(jīng)脫脂、燒結(jié)得到零件，特別適合于大尺寸、復雜形狀鈦合金零件的成型。由于低成本要求，傳統(tǒng)凝膠注模成形鈦合金以氫化脫氫鈦粉為原料，由于粉末的形狀不規(guī)則，漿料的固含量很低(325目鈦粉的固含量約為37vol.% )，燒結(jié)密度較低(相對密度〈95% )，難以滿足應(yīng)用要求。如中國專利號N0.200610011526的專利技術(shù)專利提供了一種復雜形狀多孔鈦的凝膠注模成型方法，以氫化脫氫鈦粉為原料，適合于成型高孔隙率、高開孔率、孔洞宏觀分布均勻的多孔鈦。因此，為了適應(yīng)各行業(yè)對低成本、大尺寸、復雜形狀鈦合金承載結(jié)構(gòu)件的需求，需對凝膠注模成型工藝進行改進。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供，解決氫化脫氫鈦粉燒結(jié)密度低，無法應(yīng)用于鈦合金承載結(jié)構(gòu)件的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案:本專利技術(shù)提供，包括如下步驟:(I)配制預混液:預混液的化學成分按體積百分比為:有機單體甲基丙烯酸β_羥乙酯30-60 %、其余為溶劑甲苯；(2)配制漿料:將氫化鈦或氫化鈦與合金元素粉末按照鈦合金化學成分混勻的粉料加入預混液中配制成低粘度漿料，漿料的固含量為48-52vol.% ;(3)注模成形:加入引發(fā)劑和催化劑后，將漿料注入模具中，有機單體經(jīng)交聯(lián)固化形成坯體；(4)干燥:坯體在真空干燥箱中干燥；(5)脫脂燒結(jié):坯體經(jīng)流動氬氣脫脂后，在1200-1300°C下真空燒結(jié)得到燒結(jié)體；(6)熱等靜壓處理:將燒結(jié)體進行熱等靜壓處理，得到相對密度>99.5 %的高致密度鈦或鈦合金零件。所述步驟(2)中，氫化鈦、合金元素粉末的平均粒度為30-50μηι。所述步驟(3)中，引發(fā)劑添加量為氫化鈦或氫化鈦與合金元素粉末總質(zhì)量的0.5-1 % ;催化劑添加量為預混液體積的1-1.5%。所述步驟(4)中，干燥溫度為50_70°C，干燥時間4_8h。所述步驟(5)中，流動氬氣脫脂溫度為400-500°C，脫脂時間為3_5h。所述步驟(5)中，真空燒結(jié)溫度為1200-1300°C，燒結(jié)時間為2_3h。所述步驟(5)中，真空燒結(jié)所得燒結(jié)體的相對密度大于95%。所述步驟(6)中，熱等靜壓處理為在950-1000°C、120-200MPa條件下的無包套熱等靜壓處理。所述步驟(6)中，制備得到的高致密度鈦或鈦合金零件的相對密度為99.9%。所述方法適合于大尺寸、復雜形狀、高致密度鈦或鈦合金產(chǎn)品的制備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果在于:1、與以鈦粉為原料相比，氫化鈦粉末漿料的固相含量高，有利于獲得高燒結(jié)密度，且在燒結(jié)過程中，氫化鈦脫氫形成的新鮮鈦表面活性很高，益于表面原子的擴散，同樣能夠促進燒結(jié)密度的提高，因而通過真空燒結(jié)可獲得相對密度>95%的閉孔隙燒結(jié)體；2、通過熱等靜壓處理，可使燒結(jié)體中的殘余孔隙閉合，達到致密度高(相對密度大于99.5 % )的鈦或鈦合金產(chǎn)品。且該熱等靜壓處理過程無需包套，成本低、適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。【具體實施方式】本專利技術(shù)利用凝膠注模成形制備高致密度鈦或鈦合金的方法首先將有機單體甲基丙烯酸羥乙酯與溶劑甲苯配置成預混液，加入純氫化鈦或氫化鈦與合金元素的混合粉末配置成漿料，加入引發(fā)劑過氧化苯甲酰及催化劑二甲基苯胺，固化后即得坯體，經(jīng)干燥、脫月旨、真空燒結(jié)得到相對密度大于95%的燒結(jié)體，然后進行無包套熱等靜壓處理，得到致密度高(相對密度大于99.5%)的鈦或鈦合金零件。本專利技術(shù)提供，包括如下步驟:(I)配制預混液:將有機單體甲基丙烯酸β-羥乙酯與溶劑甲苯按比例30-60%:40-70%配制成預混液；(2)配制楽料:將平均粒度為30-50μηι的純氫化鈦或氫化鈦與合金元素粉末按照鈦合金化學成分混勻的粉料加入預混液中配制成低粘度漿料，漿料的固含量為48-52vol.% ;(3)注模成形:加入純氫化鈦或氫化鈦粉末與合金元素粉末總質(zhì)量的0.5_lwt.%比例的引發(fā)劑及預混液體積1-1.5%比例的催化劑后，漿料注入模具中，有機單體經(jīng)交聯(lián)固化形成坯體；(4)干燥:坯體在真空干燥箱中于50_70°C干燥4_8h;(5)脫脂燒結(jié):坯體經(jīng)400-500°C流動氬氣脫脂3-5h后在1200-1300°C真空燒結(jié)2-3h得到相對密度大于95%的燒結(jié)體；(6)熱等靜壓處理:在950-1000°C、120-200MPa條件下，進行熱等靜壓處理，得到致密度高的鈦或鈦合金零件，相對密度>99.5%。所述步驟(6)中，熱等靜壓處理為無包套熱等靜壓處理。下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)進行進一步說明。實施例1-凝膠注模成形高致密度TC4鈦合金葉輪1、將有機單體甲基丙烯酸β-輕乙酯與溶劑甲苯按比例30%:70%配置成預混液；2、將平均粒度為50μπι的氫化鈦粉末與平均粒度為30μπι的鋁釩合金粉按T1-6A1_4V的配方混合均勻，然后將混合粉加入預混液中配置成低粘度漿料，漿料的固含量為52vol.% ；3、加入混合粉末質(zhì)量0.5wt.%比例的引發(fā)劑及預混液體積1.5%比例的催化劑后，漿料注入葉輪模具中，有機單體經(jīng)交聯(lián)固化形成葉輪坯體；4、葉輪坯體在真空干燥箱中于50°C干燥8h;5、葉輪坯體經(jīng)400°C流動氬氣脫脂5h后在1200°C真空燒結(jié)3h得到相對密度為95.8%的葉輪燒結(jié)體； 6、在950°C、200MPa條件下，進行無包套熱等靜壓處理，得到致密度高的鈦葉輪，相對密度為99.9%。實施例2-凝膠注模成形高致密度純鈦門把手1、將有機單體甲基丙烯酸β-輕乙酯與溶劑甲苯按比例60%:40%配置成預混液；2、將平均粒度為30μπι的氫化鈦粉末加入預混液中配置成低粘度漿料，漿料的固含量為 48νο1.%;3、加入氫化鈦粉末質(zhì)量Iwt.%比例的引發(fā)劑及預混液體積I %比例的催化劑后，漿料注入門把手模具中，有機單體經(jīng)交聯(lián)固化形成門把手坯體；4、門把手坯體在真空干燥箱中于70°C干燥4h;5、門把手坯體經(jīng)500°C流動氬氣脫脂3h后在1300°C真空燒結(jié)2h得到相對密度為97.5%的門把手燒結(jié)體；6、在1000°C、120MPa條件下，進行無包套熱等靜壓處理，得到致密度高的純鈦門把手，相對密度為99.9%。【主權(quán)項】1.，其特征在于:該方法包括如下步驟: (1)配制預混液:預混液的化學成分按體積百分比為:有機單體甲基丙烯酸β-羥乙酯30-60%、其余為溶劑甲苯； (2)配制漿料:將氫化鈦或氫化鈦與合金元素粉末按照鈦合金化學成分混勻的粉料加入預混液中配制成低粘度漿料，漿料的固含量為48-52vol.% ; (3)注模成形:加入引發(fā)劑和催化劑后，將漿料注入模具中，有機單體經(jīng)交聯(lián)固化形成坯體； (4)干燥:坯體在真空干燥箱中干燥； (5)脫脂燒結(jié):坯體經(jīng)流動氬氣脫脂后，在1200-1300°C下本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種利用凝膠注模成形制備高致密度鈦或鈦合金的方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：(1)配制預混液：預混液的化學成分按體積百分比為：有機單體甲基丙烯酸β?羥乙酯30?60％、其余為溶劑甲苯；(2)配制漿料：將氫化鈦或氫化鈦與合金元素粉末按照鈦合金化學成分混勻的粉料加入預混液中配制成低粘度漿料，漿料的固含量為48?52vol.％；(3)注模成形：加入引發(fā)劑和催化劑后，將漿料注入模具中，有機單體經(jīng)交聯(lián)固化形成坯體；(4)干燥：坯體在真空干燥箱中干燥；(5)脫脂燒結(jié)：坯體經(jīng)流動氬氣脫脂后，在1200?1300℃下真空燒結(jié)得到燒結(jié)體；(6)熱等靜壓處理：將燒結(jié)體進行熱等靜壓處理，得到相對密度>99.5％的高致密度鈦或鈦合金零件。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉青，陳宏霞，張德明，章萬千，郭志猛，
申請(專利權(quán))人：中國鋼研科技集團有限公司，新冶高科技集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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