制备球形钛铝基合金粉末的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107971499A(43)申请公布日2018.05.01(21)申请号201711191905.1(22)申请日2017.11.24(71)申请人攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司地址617000四川省攀枝花市东区桃源街90号(72)发明人卢东黄云钟兵毛凤娇(74)专利代理机构成都虹桥专利事务所(普通合伙)51124代理人梁鑫(51)Int.Cl.B22F9/04(2006.01)B22F9/14(2006.01)B22F1/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称制备球形钛铝基合金粉末的方法(57)摘要本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种制备球形钛铝基合金粉末的方法。针对现有方法制备的球形钛铝基合金粉末球形度低，粒度不均，氧含量高等问题，本发明提供一种制备球形钛铝基合金粉末的方法，先采用真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼，制备出钛铝基合金铸锭，经扒皮处理，并进行均匀化热处理，获得合金成分均匀的铸锭。然后对铸锭进行氢化处理、破碎，获得吸氢钛铝基合金粉末。本发明制备的球形钛铝基合金粉末，具备成分均匀、粒径细小、流动性好、球化率高、氧含量低，适用于激光束/电子束3D打印、熔覆成形、注射成形和热喷涂等技术领域。CN107971499ACN107971499A权利要求书1/1页1.制备球形钛铝基合金粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、真空自耗电弧熔炼取高纯钛粉、高纯铝粉、中间合金材料、增强材料混合均匀，采用真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼，熔炼时工作真空度为0.1～10Pa，电弧电压为15～55V，电弧电流为5～35kA，冷却后得到钛铝基合金铸锭，将铸锭表面进行扒皮处理，再进行两次或三次重熔；b、均匀化退火处理将步骤a得到的钛铝基合金铸锭置于真空度≦1.0×10-2Pa的真空热处理炉中进行均匀化退火处理，均匀化退火处理温度为600～1300℃，保温时间为1～8h，获得合金成分均匀的钛铝基合金铸锭；c、氢化处理通过机械粉碎的方法将钛铝基合金铸锭破碎成5～45mm的小块铸锭，并置于不锈钢压力罐中，将压力罐抽真空到1.0×10-3Pa，通入高纯氢气至压力罐压力为0.1～2.5MPa，在600～1300℃保温1～8h，得到粒径为20～350μm的吸氢钛铝基合金粉末，筛分，得到粒径小于200μm的细颗粒吸氢钛铝基合金粉末；d、等离子体球化将细颗粒吸氢钛铝基合金粉末进行等离子球化处理，得到微细球形钛铝基合金粉末。2.根据权利要求1所述的制备球形钛铝基合金粉末的方法，其特征在于：步骤a中所述的高纯钛粉体积分数为40～85％、高纯铝粉体积分数为3～55％，中间合金材料的体积分数为0.2～32％，增强材料体积分数为0.1～25％。3.根据权利要求1所述的制备球形钛铝基合金粉末的方法，其特征在于：步骤a中所述的中间合金材料为TiMo中间合金、TiMn中间合金、TiSn中间合金、AlV中间合金、TiNb中间合金、TiCr中间合金、TiW中间合金、海绵Zr、纯钒块或纯铁块中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备球形钛铝基合金粉末的方法，其特征在于：步骤a中所述的增强材料为石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、硅、碳化硅、硼或碳化硼中的至少一种。5.根据权利要求1所述的制备球形钛铝基合金粉末的方法，其特征在于：步骤d中所述的等离子球化处理参数为：送粉速率为10～250g/min，等离子输出功率为30～250KW，工作真空度为1.0×10-3Pa。2CN107971499A说明书1/5页制备球形钛铝基合金粉末的方法技术领域[0001]本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种制备球形钛铝基合金粉末的方法。背景技术[0002]钛合金因其质轻、比强度高、高温蠕变性能优异，已在航天航空及汽车等领域得到越来越多的应用，被用于制造发动机、压气机叶片及盘件等。但是，钛合金变形系数小、切削温度高、冷硬现象严重、机械加工性能差，阻碍了其推广。已经有研究者以TC4钛合金为原材料，制造出航空航天用零件，但是TC4材料抗高温蠕变性能及热稳定性差，最高工作温度550℃，不能满足耐更高温度的发动机使用要求。[0003]为获得更高推重比的发动机，TiAl合金作为一种新兴的合金结构材料，它具有密度更低，比强度更高等特点；在较高温时仍可以保持一定的强度和刚度，而且还具有良好的抗蠕变及抗氧化能力，因而TiAl合金材料是航天、航空及汽车用发动机耐热结构件极具竞争力的材料之一。[0004]虽然TiAl合金有许多优点，并在技术上取得了许多重要突破，但仍有许多性能方面的问题需要解决，比如TiAl合金对于1000℃以上使用的高温部件具有相对较低的高温强度，拉伸强度、塑性与断裂/蠕变抗力具有相反关系等。因而还需要进一步