原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102851540A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102851540A(43)申请公布日2013.01.02(21)申请号201210369559.2C22C32/00(2006.01)(22)申请日2012.09.27(71)申请人苏州东海玻璃模具有限公司地址215500江苏省苏州市常熟市东南经济开发区沙家浜镇儒浜东路8号(72)发明人刘希琴刘子利王怀涛刘伯路王立红(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人程化铭(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/05(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书66页页(54)发明名称原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料，所述合金材料的组成成分质量百分配比为：0.2%≤Al≤2.5%,0.5%≤C≤1.5%,2%≤V≤5%，1.5%≤Zr≤3.5%，余量为Ti及不可避免的杂质，上述合金材料通过以下方法实现：1）配料：按上述质量百分比称取相应量的铝粉、石墨粉、钒粉、锆粉和钛粉；2）球磨混合；3）将步骤2）中球磨过筛后的混合料通过双向模压的压坯；4）将生坯放入真空容器阴极上；5）调节炉内真空度；6）在氩气达到工作气压后对坯料及阴极进行粒子轰击烧结；本发明碳取代部分铝作为合金化元素引入到合金中，通过碳的固溶强化和空心阴极快速烧结原位反应引入高熔点弥散TiC颗粒相强化基体的手段，获得高强度和耐磨性能的低成本颗粒增强合金材料。CN102854ACN102851540A权利要求书1/1页1.一种原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料，其特征在于：所述合金材料由以下质量百分比的组分构成：0.2%≤Al≤2.5%,0.5%≤C≤1.5%,2%≤V≤5%，1.5%≤Zr≤3.5%，余量为Ti及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料，其特征在于：所述不可避免的杂质含量控制在0.5%以下。3.根据权利要求1所述的原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料，其特征在于：所述Al、C、V、Zr分别由铝粉、石墨粉、钒粉、锆粉提供。4.一种原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）配料：按以下质量百分比称取相应量的铝粉、石墨粉、钒粉、锆粉和钛粉：0.2%≤Al≤2.5%,0.5%≤C≤1.5%,2%≤V≤5%，1.5%≤Zr≤3.5%，余量为Ti；上述各组分的粉末粒度为：铝粉：300~500目，石墨粉：800~2000目，钒粉：300~500目，锆粉：400-600目，钛粉：300~500目；2）球磨混合：将上述粉料按球料比5:1装入球磨罐中，在转速250~350r/min，球磨罐在氩气保护氛围下球磨1~2h，然后将球磨后混合料过GB/T6005规定的100目筛；3）将步骤2）中球磨过筛后的混合料通过双向模压的压坯，所述模压压力为400~600Mpa；4）在真空室内设置阳极和空心阴极，阳极为真空容器壳体，空心阴极由上述制成的压坯料和可起到隔热作用石墨板构成，放置在阴极上的坯料相互之间的距离为10~20mm；5）选取工业纯氩气为溅射气体，将炉内真空度抽至极限，然后充入保护气体高纯氩气，调节氩气流量使炉内工作气压达到10~50Pa；6）在氩气达到工作气压后开启工件电源，对坯料及阴极进行粒子轰击，在1350~1550℃温度下烧结2~6小时。5.根据权利要求4所述的原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤5）与步骤6）之间，还包括步骤：（1）对坯料及阴极进行粒子轰击，并持续20min；（2）将气压调节至极限真空度，排出由于粒子轰击产生的杂质；（3）若炉腔内仍残留有杂质，则继续执行步骤（1）、（2），直至充分满足钛合金的烧结。6.根据权利要求4所述的原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤5）炉内工作气压由以下方法实现：（1）首先依次开启机械泵、分子泵，将炉内真空度抽至极限；（2）然后充入保护气体高纯氩气，调节氩气流量使炉内气压达到需要的工作气压；（3）待稳定后再次抽气至极限真空度，重复上述步骤，直至炉内氧气等杂质气体含量达到最低。2CN102851540A说明书1/6页原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种原位合成TiC颗粒增强钛-铝-钒-锆合金材料，属于粉末冶金技术领域。本发明还涉及上述合金材料的制备方法。背景技术[0002]钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，其熔点为1670℃。钛合金因具