一种含银粉末冶金钛钼铝钒合金及其制备方法.pdf

本发明提供一种含银粉末冶金钛钼铝钒合金及其制备方法。各组份及其重量百分比为：Mo 2～8，Al 3～7，V 2～6，Ag 2～10；其余为钛和不可避免的杂质。按照各组元的重量百分比称取一定粒度的钛粉、钼粉、铝粉、银粉以及铝钒中间合金粉。采用混合法将粉末混合均匀。通过模压成型工艺压制成具有一定形状的生坯。将生坯放入真空烧结炉中进行烧结，随炉冷却后得到含银的钛钼铝钒合金。本发明工艺过程简单，在混料时加入银粉，可改善生坯的成型性，进而提高烧结体的致密度，从而得到高致密化的含银粉末冶金钛合金，可适合于工业化生产。

权利要求书
1.  一种含银粉末冶金钛钼铝钒合金，含有Mo、Al、V、Ti，其特征在于还含有Ag，各组分的重量百分比为：Mo 2～8，Al 3～7，V2～6，Ag 2～10；其余为钛和不可避免的杂质。

2.  制备权利要求1所述的一种含银粉末冶金钛钼铝钒合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：按照各组分的重量百分比称取钛粉、钼粉、铝粉、银粉、铝钒中间合金粉；
步骤二：采用V型机或球磨机将步骤一称取的粉末混合均匀；
步骤三：将步骤二中混合均匀的粉末通过模压成型压制成生坯；
步骤四：将预制好的生坯放在真空烧结炉中烧结，得到含银的粉末冶金钛钼铝钒合金。

3.  根据权利要求2所述的含银粉末冶金钛钼铝钒合金的制备方法，其特征是，所述的模压压力为200～400MPa。

4.  根据权利要求2所述的含银粉末冶金钛钼铝钒合金的制备方法，其特征是，所述的真空烧结，真空度为1×10-1MPa～1×10-3MPa。

5.  根据权利要求2所述的含银粉末冶金钛钼铝钒合金的制备方法，其特征是，所述的真空烧结，烧结温度为1100～1400℃。

6.  根据权利要求2所述的含银粉末冶金钛钼铝钒合金的制备方法，其特征是，所述的真空烧结，烧结时间为2～10h。

7.  根据权利要求2所述的含银粉末冶金钛钼铝钒合金的制备方法，其特征是，所述钛粉、钼粉、铝粉、银粉和铝钒中间合金粉的粒度为：钛粉100～300目，铝粉100～300目，钼粉100～300钼，铝钒中间合金粉100～200目，银粉100～300目。

8.  根据权利要求2所述的含银粉末冶金钛钼铝钒合金的制备方法，其特征是，
制备工艺包括如下步骤：
步骤一：按照各组元的重量百分比称取钛粉、钼粉、铝粉、银粉、铝钒中间合金粉；
步骤二：采用V型机或球磨机将原料粉末混合均匀；
步骤三：在200MPa～400MPa的压力下，采用模压成型的方法将步骤二中混合均匀的粉末压制成具有一定形状的生坯；
步骤四：将预制好的生坯在真空度为1×10-1MPa～1×10-3MPa下、温度为1100～1400℃、烧结时间为2～10h的真空烧结炉中烧结，得到含银的粉末冶金钛钼铝钒合金。

说明书一种含银粉末冶金钛钼铝钒合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种粉末冶金钛合金，具体说涉及一种含银的粉末钛钼铝钒合金及其制备方法。属于有有色金属材料领域。
背景技术
钛合金由于密度低、比强度高、屈强比高、良好的塑韧性、耐腐蚀性好等优点，在军工、民用等领域具有广阔的应用前景，其性能及制造技术水平直接影响到这些领域的发展和水平的提高。制造钛合金部件目前主要有3种方法：1)传统的锻造材料加工；2)铸造；3)粉末冶金。用锻造进行材料加工，其材料性能优良，但浪费大，加工量大，成本高，且难获得形状复杂的产品；铸造可获得形状复杂的净形或近净形产品，成本较低，但铸造过程中材料的成分偏析、疏松、缩孔等缺陷难以避免，材料性能较低。钛合金的粉末冶金技术则克服了这二种方法的缺点，同时兼有它们的优点。但传统的钛合金粉末冶金技术存在致密度低的主要缺陷。尽管采用热等静压制生坯及真空热压烧结的方法，可获得致密度高的粉末冶金钛合金，但热等静压制生坯时需要附加压力较高的热等静压机设备，过程更为复杂，从而使得该方法存在生产成本较高的缺点，而且不能工业化生产。
目前尚没有利用添加银来改善粉末冶金钛钼铝钒合金烧结性能的公开报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种可提高烧结钛合金的致密度，降低烧结钛合金中的孔隙数量，综合性能较为优良的粉末冶金钛钼铝钒合金。
本发明的另一目的旨在提供上述的合金制备方法，具有工艺简单，成本低，所生产出的钛合金具有良好的致密度，产品质量综合性能优良。
本发明的目的通过以下技术方案来实现的。
本发明的含银粉末钛钼铝钒合金，含有Mo、Al、V、Ti，还含有Ag，各组份的重量百分比为：Mo 2～8，Al 3～7，V 2～6，Ag 2～10；其余为钛和不可避免的杂质。
不可避免的杂质主要是Fe，该杂质的含量分数应该控制在0.05％以下。
本发明的含银粉末钛钼铝钒合金的制备方法为：
包括如下步骤：
步骤一：按照各组分的重量百分比称取钛粉、钼粉、铝粉、银粉、铝钒中间合金粉；
步骤二：采用V型机或球磨机将步骤一称取的粉末混合均匀；
步骤三：将步骤二中混合均匀的粉末通过模压成型压制成生坯；
步骤四：将预制好的生坯放在真空烧结炉中烧结，得到含银的粉末冶金钛钼铝钒合金。
按照各组元的重量百分比称取一定粒度的钛粉、钼粉、铝粉、银粉以及铝钒中间合金粉，(优选的粒度为：钛粉100～300目，铝粉100～300目，钼粉100～300钼，铝钒中间合金粉100～200目，银粉100～300目。)采用V型机或球磨机混合方法将原料粉末混合均匀。在200MPa～400MPa的压力下，将混合均匀的粉末通过模压成型工艺压制成具有一定形状的(如圆柱形、长方体形等形状，但形状没有特殊要求)生坯。将生坯放入真空烧结炉中在1100～1400℃进行烧结2～10h，随炉冷却后得到含银的粉末冶金钛钼铝钒合金。
与现有技术相比，本发明在不改变传统的粉末冶金制备工艺和设备的情况下，通过添加银元素来改善生坯的成型性能，进而提高烧结钛合金的致密度，降低烧结钛合金中的孔隙数量，从而得到综合性能较为优良的粉末冶金钛钼铝钒合金。烧结体合金的硬度HV超过750MPa，致密度超过94％。
本工艺的优势在于通过添加银元素并采用传统的粉末冶金烧结工艺，获得高致密的烧结产品，而无需像传统的钛合金产品必须借助热等静压工艺来最终提高烧结产品的致密度。通过这一工艺制备粉末冶金钛合金产品时，可减少生产环节，降低能耗，从而降低生产成本，满足实际工业生产的要求。
本发明的具体的制备工艺包括如下步骤：
步骤一：按照各组元的重量百分比称取钛粉、钼粉、铝粉、银粉、铝钒中间合金粉；
步骤二：采用V型机或球磨机将原料粉末混合均匀；
步骤三：在200MPa～400MPa的压力下，采用模压成型的方法将步骤二中混合均匀的粉末压制成具有一定形状的生坯；
步骤四：将预制好的生坯在真空度为1×10-1MPa～1×10-3MPa下、温度为1100～1400℃、烧结时间为2～10h的真空烧结炉中烧结，得到含银的粉末冶金钛钼铝钒合金。
具体实施方式
结合本发明的方法提供以下实例：
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以下本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程。
对比实施例1
制备成分为Ti-5Mo-5Al-4V(质量分数，下同)的粉末冶金钛合金。所用原料为200目钛粉、300目铝粉、200目钼粉、150目Al-58V中间合金粉。按照合金配比称取原料粉末，原料粉粉末在球磨机上球磨混合均匀，然后在200MPa的压力下模压成生坯，将生坯放入真空烧结炉中进行高温烧结，真空度控制为1×10-3MPa，烧结温度为1250℃，烧结时间6h。所得的粉末冶金钛合金的硬度为HV为850MPa，排水法测试得到烧结体的致密度为85％。
实施例1
制备成分为Ti-5Mo-5Al-4V-2Ag的粉末冶金钛合金。所用原料为200目钛粉、300目铝粉、200目钼粉、150目Al-58V中间合金粉以及200目银粉。按照合金配比称取原料粉末，原料粉粉末在球磨机上球磨混合均匀，然后在200MPa的压力下模压成生坯，将生坯放入真空烧结炉中进行高温烧结，真空度控制为1×10-3MPa，烧结温度为1250℃，烧结时间6h。所得的粉末冶金钛合金的硬度为HV为810MPa，排水法测试得到烧结体的致密度为96％。
实施例2
制备成分为Ti-8Mo-7Al-6V-10Ag的粉末冶金钛合金。所用原料为300目钛粉、200目铝粉、200目钼粉、200目Al-58V中间合金粉以及150目银粉。按照合金配比称取原料粉末，原料粉粉末在球磨机上球磨混合均匀，然后在400MPa的压力下模压成生坯，将生坯放入真空烧结炉中进行高温烧结，真空度控制为1×10-2MPa，烧结温度为1100℃，烧结时间10h。所得的粉末冶金钛合金的硬度为HV为830MPa，排水法测试得到烧结体的致密度为95％。
实施例3
制备成分为Ti-2Mo-3Al-2V-6Ag的粉末冶金钛合金。所用原料为150目钛粉、150目铝粉、300目钼粉、250目Al-58V中间合金粉以及200目银粉。按照合金配比称取原料粉末，原料粉粉末在球磨机上球磨混合均匀，然后在300MPa的压力下模压成型生坯，将生坯放入真空烧结炉中进行高温烧结，真空度控制为1×10-1MPa，烧结温度为1400℃，烧结时间2h。所得的粉末冶金钛合金的硬度为HV为780MPa，排水法测试得到烧结体的致密度为95％。
实施例4
制备成分为Ti-5Mo-4Al-3V-5Ag的粉末冶金钛合金。所用原料为200目钛粉、300目铝粉、200目钼粉、150目Al-58V中间合金粉以及200目银粉。按照合金配比称取原料粉末，原料粉粉末在V型机上混合均匀，然后在300MPa的压力下模压成生坯，将生坯放入真空烧结炉中进行高温烧结，真空度控制为1×10-2MPa，烧结温度为1250℃，烧结时间6h。所得的粉末冶金钛合金的硬度为HV为785MPa，排水法测试得到烧结体的致密度为94％。
实施例5
制备成分为Ti-5Mo-4Al-3V-5Ag的粉末冶金钛合金。所用原料为100目钛粉、100目铝粉、100目钼粉、100目Al-58V中间合金粉以及300目银粉。按照合金配比称取原料粉末，原料粉粉末在V型机上混合均匀，然后在300MPa的压力下模压成生坯，将生坯放入真空烧结炉中进行高温烧结，真空度控制为1×10-2MPa，烧结温度为1250℃，烧结时间6h。所得的粉末冶金钛合金的硬度为HV为734MPa，排水法测试得到烧结体的致密度为96％。
实施例6
制备成分为Ti-8Mo-7Al-6V-10Ag的粉末冶金钛合金。所用原料为150目钛粉、200目铝粉、150目钼粉、300目Al-58V中间合金粉以及100目银粉。按照合金配比称取原料粉末，原料粉粉末在球磨机上球磨混合均匀，然后在400MPa的压力下模压成生坯，将生坯放入真空烧结炉中进行高温烧结，真空度控制为1×10-2MPa，烧结温度为1100℃，烧结时间10h。所得的粉末冶金钛合金的硬度为HV为821MPa，排水法测试得到烧结体的致密度为94％。