專利名稱：：一種含稀土氧化物強化相鈦合金的粉末冶金制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種在鈦合金中添加稀土元素的方法，涉及一種含稀土元素鈦合金的元素粉末冶金方法，特別是一種元素粉末冶金鈦合金中氧化釔和氧化鑭的形成控制工藝，屬鈦合金加工
技術領域：
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背景技術：
：鈦合金具有比強度高、抗腐蝕能力強、高溫性能優(yōu)良等優(yōu)點，是航空、航天、兵器以及汽車工業(yè)等領域應用的重要材料。提高鈦合金的強度、抗蠕變性能、塑性和抗氧化性能等將有利于進一步擴大鈦合金的應用領域。彌散分布于基體中的細小稀土氧化物顆粒能夠有效提高鈦合金上述性能。目前在鈦合金獲得細小彌散的稀土氧化物的主要方法是旋轉電極法制粉+熱等靜壓方法制備塊體，但是生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)成本高。研究表明自耗電極熔煉法也能夠在鈦合金中獲得細小彌散粉末的稀土氧化物，但是只能夠生產(chǎn)規(guī)格非常小的鈦合金錠。粉末冶金是一種具有成份調整靈活，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品形式多樣化等特點的材料制備方法。氫化脫氫鈦粉生產(chǎn)工藝日趨成熟，加工成本不斷降低，特別是國內外正在加緊研究的TiCl還原，海綿鈦與副產(chǎn)品的分離以及海綿鈦的氫化同步進行來制備氫化脫氫鈦粉工藝的不斷完善，將使鈦粉的價格發(fā)生革命性的變化。因此，采用粉末冶金方法，特別是元素粉末冶金方法將是一種低成本鈦合金制備方法。稀土元素是一種非?；顫姷脑?，其粉末的制備，存儲和運輸非常困難，目前粉末冶金鈦合金中尚無合適的稀土元素添加方式。同時也沒有粉末冶金鈦合金中控制稀土氧化物形成工藝的報道。
發(fā)明內容本發(fā)明提出在鈦合金中獲取彌散分布的稀土氧化物強化相的粉末冶金方法，簡化生產(chǎn)工藝，同時獲得理想的稀土氧化物強化相。本發(fā)明的基本思想是以稀土氫化物粉末的形式添加稀土元素，將稀土氫化物粉末與氫化脫氫鈦粉末以及其它必要的合金粉末或合金元素粉末充分混合，經(jīng)過冷等靜壓成型或模壓成型，然后將壓制坯體在高溫下真空燒結，最后將燒結后的鈦合金進行高溫變形，變形方式可以是鍛造，軋制，擠壓等，以獲得稀土氧化物強化相，提高鈦合金的綜合力學性能。本發(fā)明方法的具體步驟如下將LaH2、YH2或兩者的混合物與氫化脫氫鈦粉末，以及其它必要的合金元素粉末或合金粉末在混料機里充分混合，并壓制成型，高溫燒結，將燒結后的坯體在900-120(TC高溫下變形，變形量控制在40%-90%。所述的LaH2、YH2或兩者的混合物的添加量為0.05_1.5wt%。所述的高溫燒結溫度為1250-140(TC，燒結時間為1-3小時。所述的變形方式為鍛造，軋制或擠壓等，鍛造變形量為圓柱試樣高度方向的壓下量與原始高度的比值，軋制和擠壓變形量為圓柱試樣橫截面積的變化量與原始橫截面積的3比值。本發(fā)明的積極效果在于由于YH2和LaH2粉末的制備工藝簡單，室溫穩(wěn)定性較高，存儲，運輸安全方便。選用YH2和LaH2粉末作為稀土元素的添加方式制備含稀土鈦合金，工藝簡單，安全可靠，原料成本低。稀土氧化物的生成和鈦合金基體的全致密化在變形過程中同步完成，即有利于稀土氧化物形態(tài)和分布的控制，也有利于降低變形設備噸位。為粉末冶金鈦合金提供了一種合適的稀土元素添加方式，以及控制稀土氧化物的形成工藝。能獲得理想的稀土氧化物強化相，提高了鈦合金的綜合力學性能。圖1為實施例2的含Y鈦合金熱機處理后斷口掃描電鏡圖中白色顆粒為&03粒子。圖2為實施例7的含La鈦合金熱機處理后的掃描電鏡圖中白色顆粒為LaA粒子。具體實施例方式以下結合實施例進一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。對比實施例分別稱取Fe:1.5%，Mo:2.25%，余量為氫化脫氫鈦粉，將上述粉末充分混合并壓制成型，然后將壓制坯放入真空燒結爐中通過1300°C/1.5小時燒結制成鈦合金燒結坯。再將燒結后的坯體經(jīng)過1200°C/90%高溫軋制變形，檢測其力學性能。實施例1分別稱取Fe:1.5%，Mo:2.25%，2粉末(100目):0.1%，余量為氫化脫氫鈦粉，將上述粉末充分混合并壓制成型，然后將壓制坯放入真空燒結爐中通過1300°C/1.5小時燒結制成鈦合金燒結坯。再將燒結后的坯體經(jīng)過1200°C/90%高溫軋制變形，檢測其力學性能。實施例2分別稱取Fe:1.5X，Mo:2.25%，YH2(100目):0.6%，余量為氫化脫氫鈦粉，將上述粉末充分混合并壓制成型，然后將壓制坯放入真空燒結爐中通過1300°C/1.5小時燒結制成鈦合金燒結坯。再將燒結后的坯體經(jīng)過90(TC/50%高溫鍛造變形，檢測其力學性能。實施例3分別稱取Fe:1.5%，Mo:2.25%，YH2(250目)1.5%，余量為氫化脫氫鈦粉，將上述粉末充分混合并壓制成型，然后將壓制坯放入真空燒結爐中通過1300°C/1.5小時燒結制成鈦合金燒結坯。再將燒結后的坯體經(jīng)過IOO(TC/50%高溫鍛造變形，檢測其力學性能。實施例4分別稱取Fe:1.5%，Mo:2.25%，LaH2(250目):0.1%，余量為氫化脫氫鈦粉，將上述粉末充分混合并壓制成型，然后將壓制坯放入真空燒結爐中通過1300°C/1.5小時燒結制成鈦合金燒結坯。再將燒結后的坯體經(jīng)過1200°C/90%高溫軋制變形，檢測其力學性能。實施例5分別稱取Fe:1.5%，Mo:2.25%，LaH2(300目):0.6%，余量為氫化脫氫鈦粉，將上4述粉末充分混合并壓制成型，然后將壓制坯放入真空燒結爐中通過1300°C/1.5小時燒結制成鈦合金燒結坯。再將燒結后的坯體經(jīng)過90(TC/50%高溫鍛造變形，檢測其力學性能。實施例6分別稱取Fe:1.5%，Mo:2.25%，LaH2粉末(300目)1.5%，余量為氫化脫氫鈦粉，將上述粉末充分混合并壓制成型，然后將壓制坯放入真空燒結爐中通過1250°C/2小時燒結制成鈦合金燒結坯。再將燒結后的坯體經(jīng)過IOO(TC/50%高溫鍛造變形，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)鈦合金中彌散分布著納米級的Y203顆粒。實施例7分別稱取Fe:1.5%，Mo:2.25%，LaH2粉末(300目)0.3%，YH2粉末0.3%，余量為氫化脫氫鈦粉，將上述粉末充分混合并壓制成型，然后將壓制坯放入真空燒結爐中通過1300°C/2小時燒結制成鈦合金燒結坯。再將燒結后的坯體經(jīng)過IIO(TC/60%高溫擠壓變形，檢測其力學性能。力學性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權利要求一種含稀土氧化物強化相鈦合金的粉末冶金制備方法，其特征在于，包括以下步驟將100-500目的LaH2、YH2或兩者的混合物與氫化脫氫鈦粉末，以及其它必要的合金元素粉末或合金粉末在混料機里充分混合，并壓制成型，高溫燒結，將燒結后的坯體在900-1200℃高溫下變形，變形量控制在40％-90％。2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的LaH2、YH2或兩者的混合物的添加量為0.05-1.5wt%。3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的高溫燒結溫度為1250-140(TC，燒結時間為1-3小時。4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的變形方式為鍛造，軋制或擠壓。全文摘要本發(fā)明公開了一種在鈦合金中獲取彌散分布的稀土氧化物強化相的粉末冶金方法。其以稀土氫化物粉末的形式添加稀土元素，將稀土氫化物粉末與氫化脫氫鈦粉末以及其它必要的合金粉末或合金元素粉末充分混合，經(jīng)過冷等靜壓成型或模壓成型，然后將壓制坯體在高溫下真空燒結，最后將燒結后的鈦合金進行高溫變形，變形方式可以是鍛造，軋制，擠壓等。本發(fā)明方法生產(chǎn)工藝簡化，能獲得理想的稀土氧化物強化相，提高了鈦合金的綜合力學性能。文檔編號C22F1/18GK101696474SQ20091030845公開日2010年4月21日申請日期2009年10月19日優(yōu)先權日2009年10月19日發(fā)明者劉詠,劉延斌,湯慧萍,王斌,王玉林,邱敬文申請人:中南大學;