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一種多孔TiNb合金的制備方法與流程

文檔序號:12607331閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種多孔梯度TiNb合金的制備方法,其特征在于包括以下步驟:

(1)制備模具:

所述模具,包括底座、外筒、第一梯度套筒、第二梯度套筒和上座;外筒下端與底座的圓形凸臺螺紋連接;底座的圓形凸臺的上端面開設(shè)有第一環(huán)形凹槽和第二環(huán)形凹槽;第一梯度套筒的下端插第一環(huán)形凹槽內(nèi),間隙配合;第二梯度套筒的下端插入第二環(huán)形凹槽內(nèi),間隙配合;

(2)取平均粒度≤165微米的鈦粉備用;取平均粒度≤165微米的鈮粉備用;取50--500微米的近立方體形的NaCl化學(xué)試劑顆粒作為造孔劑備用;

(3)按Ti:Nb=(65--55):(35.0--45.0)的質(zhì)量比稱取鈦和鈮粉,在混料器中混合24-48小時,備用;按所屬造孔劑在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5--50%的比例稱取NaCl,與上述混合的鈦和鈮粉分別組成不同含量造孔劑的金屬-造孔劑混合物,并分別在混料器中混合18-24小時;

(4)將上述充分混合的不同含量造孔劑的混合物從外層到內(nèi)層依次放入模具的不同套筒中,并將上座置于粉末之上,在100--150MPa的壓強(qiáng)下壓制成設(shè)定形狀的坯料備用;

(5)將上述壓制坯料浸沒在70-80OC的純凈水中25--30分鐘,造孔劑NaCl會逐漸溶解在純凈水中,而后重新?lián)Q純凈水;重復(fù)以上溶解過程15--20次,使造孔劑溶解;

(6)將上述坯料放入真空燒結(jié)爐中,以≤10℃/分鐘的速度加熱至1160--1350℃保溫4--8小時隨爐冷卻至室溫完成燒結(jié),得到多孔梯度TiNb合金;真空燒結(jié)爐的真空度為0.01Pa≤真空度≤1Pa。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔梯度TiNb合金的制備方法,其特征在于:

所燒結(jié)的多孔TiNb合金的孔隙度P與造孔劑在金屬粉末與造孔劑的混合物中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為P≈0.03+1.35D+0.03D2,孔隙度誤差為±4%;

所燒結(jié)的多孔TiNb合金的平均孔隙尺寸比造孔劑的平均粒度大30--50微米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔梯度TiNb合金的制備方法,其特征在于:孔隙度為9.8--71.3%,孔隙度沿徑向呈現(xiàn)出梯度變化,平均孔隙尺寸為80--550微米,具有立方體形狀孔隙結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔梯度TiNb合金的制備方法,其特征在于包括下述步驟:

(1)分別取平均粒度≤75微米的866g商用鈦粉和平均粒度≤75微米的466g鈮粉,在混料器中混合24小時,備用;取經(jīng)過篩分的粒度范圍為50--150微米的138g造孔劑NaCl顆粒,備用;

(2)取上述混合后的鈦和鈮粉465g與上述氯化鈉顆粒25g在混料器中混合18小時,制成金屬粉末與造孔劑的混合物A,松裝在內(nèi)徑為89mm的外筒和外徑為74mm的第一梯度套筒之間的環(huán)形區(qū)域中;取上述混合后的鈦和鈮粉446g與上述氯化鈉顆粒44g在混料器中混合18小時,制成金屬粉末與造孔劑的混合物B,松裝在內(nèi)徑為72mm的第一梯度套筒和外徑為52mm的第二梯度套筒之間的環(huán)形區(qū)域中;取上述混合后的鈦和鈮粉421g與上述氯化鈉顆粒69g在混料器中混合18小時,制成金屬粉末與造孔劑的混合物C,松裝在內(nèi)徑50mm的第二梯度套筒內(nèi);輕輕抽出第一梯度套筒和第二梯度套筒;將上座置于粉末上,在100MPa壓強(qiáng)下壓制成φ89mm×50mm的坯料;

(3)將上述壓制坯料浸沒在70OC的純凈水中30分鐘,造孔劑NaCl會逐漸溶解在純凈水中,而后重新?lián)Q純凈水;重復(fù)以上溶解過程15次,使造孔劑溶解;

(4)隨后將坯料放入真空燒結(jié)爐中以10℃/分鐘的速度加熱至1160℃保溫4小時,冷卻得到多孔梯度Ti-35Nb(wt%)合金;真空燒結(jié)爐的真空度0.1Pa;

平均孔隙尺寸范圍為80-200微米, 為近立方體形狀形的孔隙結(jié)構(gòu);孔隙度為沿徑向依次呈現(xiàn)9.8%→15.2%→21.9%的梯度分布,孔隙度誤差為±4%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔梯度TiNb合金的制備方法,其特征在于包括下述驟:

(1)分別取平均粒度≤45微米的585g商用鈦粉和平均粒度≤45微米的390g鈮粉,在混料器中混合36小時,備用;取經(jīng)過篩分的粒度范圍為150--300微米的240g造孔劑NaCl顆粒,備用;

(2)取上述混合后的鈦和鈮粉295g與上述氯化鈉顆粒110g在混料器中混合20小時,制成金屬粉末與造孔劑的混合物A,松裝在內(nèi)徑為83mm的外筒和外徑為68mm的第一梯度套筒之間的環(huán)形區(qū)域中;取上述混合后的鈦和鈮粉325g與上述氯化鈉顆粒80g在混料器中混合20小時,制成金屬粉末與造孔劑的混合物B,松裝在內(nèi)徑為66mm的第一梯度套筒和外徑為47mm的第二梯度套筒之間的環(huán)形區(qū)域中;取上述混合后的鈦和鈮粉355g與上述氯化鈉顆粒50g在混料器中混合20小時,制成金屬粉末與造孔劑的混合物C,松裝在內(nèi)徑為45mm的第二梯度套筒內(nèi);輕輕抽出第一梯度套筒和第二梯度套筒;如圖2所示,將上座置于粉末上,在130MPa壓強(qiáng)下壓制成φ83mm×50mm的坯料;

(3)將上述壓制坯料浸沒在75OC的純凈水中25分鐘,造孔劑NaCl會逐漸溶解在純凈水中,而后重新?lián)Q純凈水;重復(fù)以上溶解過程18次,使造孔劑NaCl溶解;

(4)隨后將坯料放入真空燒結(jié)爐中以5℃/分鐘的速度加熱至1300℃保溫6小時,冷卻得到多孔Ti-40Nb(wt%)合金;真空燒結(jié)爐為真空度0.01Pa;

平均孔隙尺寸范圍為180--350微米,為近立方體形狀的孔隙結(jié)構(gòu);孔隙度沿徑向呈現(xiàn)出39.7%→29.8%→19.9%的梯度;孔隙度誤差為±4%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔梯度TiNb合金的制備方法,其特征在于包括下述驟:

(1)分別取平均粒度≤165微米的373g商用鈦粉和平均粒度≤165微米的305g鈮粉,在混料器中混合48小時,備用;取經(jīng)過篩分的粒度范圍為350--500微米的522g造孔劑NaCl顆粒,備用;

(2)取上述混合后的鈦和鈮粉200g與上述氯化鈉顆粒200g在混料器中混合24小時,制成金屬粉末與造孔劑的混合物A,松裝在內(nèi)徑為85mm的外筒和外徑為68mm的第一梯度套筒之間的環(huán)形區(qū)域中;取上述混合后的鈦和鈮粉228g與上述氯化鈉顆粒172g在混料器中混合24小時,制成金屬粉末與造孔劑的混合物B,松裝在內(nèi)徑為66mm的第一梯度套筒和外徑為47mm的第二梯度套筒之間的環(huán)形區(qū)域中;取上述混合后的鈦和鈮粉250g與上述氯化鈉顆粒150g在混料器中混合24小時,制成金屬粉末與造孔劑的混合物C,松裝在內(nèi)徑為45mm的第二梯度套筒內(nèi);輕輕抽出第一梯度套筒和第二梯度套筒;將上座置于粉末上,在150MPa壓強(qiáng)下壓制成φ85mm×60mm的坯料;

(3)將上述壓制坯料浸沒在80OC的純凈水中30分鐘,造孔劑NaCl會逐漸溶解在純凈水中,而后重新?lián)Q純凈水;重復(fù)以上溶解過程20次,使造孔劑NaCl溶解;

(4)隨后將坯料放入真空燒結(jié)爐中以4℃/分鐘的速度加熱至1350℃保溫8小時,冷卻得到多孔Ti-45Nb(wt%)合金;真空燒結(jié)爐為真空度1Pa;

平均孔隙尺寸范圍為380-550微米,為近立方體形狀的孔隙結(jié)構(gòu);孔隙度沿徑向呈現(xiàn)出71.3%→61.6%→54.0%的梯度;孔隙度誤差為±4%。

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