CN114682778B

CN114682778B - 基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法、钛基制件

Info

Publication number: CN114682778B
Application number: CN202210169804.9A
Authority: CN
Inventors: 路新; 潘宇; 刘艳军; 孙健卓
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2022-02-23
Filing date: 2022-02-23
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2042-02-23
Also published as: CN114682778A

Abstract

本发明提供了一种基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法、钛基制件，该方法包括以下步骤：将复合粉末与粘结剂按一定配比混炼，并破碎成粒状喂料；将所述粒状喂料依次进行注射成形、脱脂及烧结处理，制备得到钛基制件；其中，复合粉末采用微细球形钛基粉末与氧吸附剂粉末均匀混合制得；氧吸附剂粉末为CaC₂、CaB₆、LaB₆、CeSi₂中的至少一种；粘结剂以质量百分比计包括以下组分：聚甲醛75～85％，高密度聚乙烯3～8％，乙烯‑醋酸乙烯共聚物3～8％，硬脂酸5～10％，热塑性丙烯酸树脂0.5～3％。本发明提供了微细球形钛基粉末的高效回收再利用方法，实现了高附加值钛制品的近终形制造。

Description

基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法、钛基制件

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法、钛基制件。

背景技术

钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、热膨胀系数小、生物相容性好、低温下无脆性等优异综合力学性能，在航空航天、军工国防、海洋工程、生物医学等领域具有极高的应用价值。增材制造在设计自由度、复杂零件成形以及材料利用率等方面具有独特的优势，成为极具前景的钛合金制造技术。高品质球形粉末是钛合金增材制造技术的基础，也是决定其制件成本与性能的关键。过去数年，我国的高品质球形钛粉一直依赖于国外进口，价格高达3000元/Kg以上，同时国外一直实施技术封锁。近年来，随着我国自主研发能力的不断加强，基本实现了高品质球形钛粉的自给自足。随着国内球形钛粉产业的蓬勃发展，产业链愈发成熟，但随之带来的问题是关于球形钛粉制造的副产品—微细钛粉的回收利用。

增材制造技术对钛粉的粒度要求严格，其中激光选区熔化(SLM)需用钛粉粒度为30～45μm，电子束选区熔化(EBM)需用钛粉粒度为40～110μm，等离子束增材(PDM)需用钛粉粒度为50～100μm。但目前无论是气雾化(GA)还是旋转电极雾化(PREP)等钛粉制备技术都难免会产生相当量的微细粉末(<20μm)，其含量占据粉末总量的10％～15％。目前这些粉末普遍被廉价出售用于烟花炮竹、化学添加剂等民用产品或者重新回炉熔炼为锭，造成钛资源的极大浪费，影响粉末钛产业的绿色健康发展。目前我国球形钛粉年产能达到2000吨，这样会产生大量余粉难以有效利用。

因此，开发微细球形钛基粉末副产品的高效回收利用技术不仅可以带来巨大的经济效益，同时也推动了粉末钛产业的可持续发展。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明的主要目的在于提供一种基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法、钛基制件，该方法基于粉末注射成形技术，一方面通过引入氧吸附剂(CaC₂、CaB₆等)，将原料粉体中的间隙氧元素转化为陶瓷增强相颗粒，净化基体的同时实现基体强化硬化；另一方面为防止高表面能微细粉体在混炼过程中的团聚，引入丙烯酸树脂降低粉体表面能，制备出成分均匀的注射成形喂料，保证注射生坯质量，并结合优化的致密化烧结技术，建立了微细球形钛基粉末的高效回收再利用技术，实现了高附加值钛制品的近终形制造。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法。

该基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法包括以下步骤：

将复合粉末与粘结剂按一定配比混炼，并破碎成粒状喂料；

将所述粒状喂料依次进行注射成形、脱脂及烧结处理，制备得到钛基制件；

其中，所述复合粉末采用微细球形钛基粉末与氧吸附剂粉末均匀混合制得；所述氧吸附剂粉末为CaC₂、CaB₆、LaB₆、CeSi₂中的至少一种；

所述粘结剂以质量百分比计，包括以下组分：聚甲醛75～85％，高密度聚乙烯3～8％，乙烯-醋酸乙烯共聚物3～8％，硬脂酸5～10％，热塑性丙烯酸树脂0.5～3％。

进一步的，粉末混合时，所述氧吸附剂粉末占所述氧吸附剂粉末与所述微细球形钛基粉末总质量的质量百分比为0.4～1.5wt.％；

优选的，采用辊磨机进行粉末混合，转速为80～120r/min，时间为6～12h。

进一步的，所述微细球形钛基粉末的粒度为0～20μm，氧含量为0.08～0.15wt.％；

优选的，所述微细球形钛基粉末经真空恒温干燥处理，温度为70～100℃，干燥时间为6～12h。

进一步的，所述微细球形钛基粉末包括Ti-6Al-4V合金粉末和纯钛粉。

进一步的，所述氧吸附剂粉末采用湿法高能振动球磨处理以及干燥研磨处理得到；

优选的，所述氧吸附剂粉末的纯度≥99.8％，粒度≤10μm。

进一步的，所述湿法高能振动球磨处理的工艺参数为：磨球与氧吸附剂颗粒的球料比为2～8:1，球磨转速为800～1200r/min，球磨时间为6～12h，球磨机运行2～4min，停机2～6min；

球磨后在保护气体下进行干燥处理，干燥温度40～80℃，时间1～4h，研磨筛分后得到所述氧吸附剂粉末。

进一步的，所述复合粉末占所述喂料的体积百分比为60～68vol.％；

优选的，所述混炼的温度为170～200℃，转速为10～30r/min，时间为1～2h。

进一步的，所述注射成形具体为：将喂料加热至170～200℃，注射压力为60～110MPa，保压压力为60～100MPa，保压时间为5～25s，模温为70～120℃，注射速度为注射机最大注射速度的50～80％。

进一步的，所述脱脂处理为硝酸催化脱脂，脱脂温度为80～130℃，进酸速率为0.8～1.5g/min，脱脂时间为6～12h。

进一步的，所述烧结处理在惰性气体保护下或在真空条件下进行，其中，真空度为10^-2～10^-4Pa；从室温以1～5℃/min升温至450～600℃，保温0.5～2h，进行第一阶段烧结；再以5～10℃/min升温至800～1000℃，保温0.5～2h，进行第二阶段烧结；再以1～3℃/min升温至1200～1350℃，保温时间为1～4h，进行第三阶段烧结。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种钛基制件。

根据上述的方法制备得到的钛基制件，所述钛基制件的组织为基体相以及弥散分布在基体相上的增强相；其中，

所述基体相为细小均匀等轴晶粒组织，晶粒尺寸为20～60μm；

所述增强相为Ca-Ti-O颗粒以及TiC、TiB颗粒中的至少一种，或者所述增强相为TiB和La₂O₃颗粒，或者所述增强相为CeO₂颗粒；所述Ca-Ti-O颗粒粒径为50～300nm，所述TiC、TiB颗粒的粒径均为3～8μm，所述La₂O₃、CeO₂颗粒的粒径均为1～3μm。

本发明采用粉末注射成形技术实现微细球形钛基粉末的高效回收再利用。粉末注射成形技术将塑料注塑与粉末冶金工艺相结合，不仅可以实现原材料近100％的利用率，还可以制备出组织均匀、晶粒细小、力学性能优异、尺寸精度高的复杂形状钛制品，填补了增材制造用粉末副产品—微细球形钛基粉末的应用空白，带来巨大的经济效益，推动粉末冶金钛产业的健康发展。

一般而言，粉末粒径越小，比表面积越大，表面能越高，团聚倾向越严重。相对于中位径150μm的钛合金粗颗粒粉而言，增材制造用0～20μm微细钛基粉末的比表面积达到0.457m²/g，超过粗颗粒粉(0.0414m²/g)的10倍以上，导致粉末粘着性大大增加。在混炼过程中，由于粉体间以及粉体与混炼机内壁摩擦等外力作用下，微细粉末吸收大量机械能或热能，使其表面能进一步增大，处于不稳定状态。为降低表面能，粉末颗粒往往通过相互聚集或靠拢而达到稳定状态，从而导致粉末团聚，致使所制注射喂料成分不均，恶化最终钛制件的力学性能。为此，本发明在传统粘结剂体系中引入兼具亲水疏油羧基基团和亲油疏水烷基基团的热塑性丙烯酸树脂，金属表面可与亲水性基团相互作用形成氢键或范德华力，有效降低粉末表面能，避免粉体颗粒间发生团聚；此外，丙烯酸树脂因具有疏水性基团，根据相似相溶原理，其可以与其他热塑性粘结剂组元之间形成良好共混体系，从而制备出均匀喂料，为高性能钛制件的制备提供保障。

本发明的丙烯酸树脂添加量为0.5～3.0wt.％，若含量过低，则对粉体颗粒的表面能降低有限，难以有效解决混炼过程中的粉末团聚问题；若含量过高，则会恶化喂料流动性，无法顺利完成注射成形过程，导致材料成形困难。

间隙氧含量是粉末钛制件的重要指标。随着氧含量的增多，钛合金的强度虽然会有所增加，但是塑性会显著降低，且一旦超过临界值便会发生严重的脆性断裂。为协同提高注射成形钛制品的强度与塑性，本发明中利用CaC₂、CaB₆、LaB₆、CeSi₂等氧吸附剂制备出多级多尺度颗粒增强粉末钛制件，不仅降低了基体中的氧含量，净化了基体，而且原位生成了Ca-Ti-O、TiC、TiB、La₂O₃、CeO₂等陶瓷增强相颗粒，使钛制品兼具良好的强度和塑性。

本发明中氧吸附剂粉末CaC₂/CaB₆/LaB₆/CeSi₂的添加量为0.4～1.5wt.％，若添加量过多则生成的强化相易团聚而影响烧结，恶化材料力学性能；若添加量过少则达不到净化基体、改善力学性能的效果。经实验证实，该工艺可以获得增强相分布均匀、晶粒细小、组织均匀且性能优异的钛制品。

本发明的有益效果：

(1)采用粉末注射成形技术，实现了钛增材制造用粉副产品-微细球形钛基粉末的高效回收再利用，较现有回收技术，该方法材料利用率高，附加值高，展现出巨大的经济潜力。

(2)自主研发适配微细球形钛基粉末的高分散、高效脱脂型聚甲醛基粘结剂，引入热塑性丙烯酸树脂可以有效解决注射成形过程中微细钛粉易团聚问题，提升了粉末与粘结剂的相容性，制备出成分均匀的注射喂料。

(3)高纯微细CaC₂/CaB₆/LaB₆/CeSi₂氧吸附剂粉末与钛粉表面氧化膜发生吸附固氧反应，净化基体的同时原位生成多尺度弥散分布的TiC、TiB、La₂O₃、CeO₂及Ca-Ti-O增强相颗粒，协同提高了钛制品的强度和塑性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例1中Ti-6Al-4V合金原料粉末的扫描电镜形貌图；

图2为本发明实施例1中制件的组织结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种微细球形钛基粉末的高质量近净成形回收利用技术，即基于微细球形钛基粉末制备得到钛基制件。

该基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法具体包括：

(1)获得纯净干燥微细球形钛基粉末：

利用真空恒温干燥箱烘干微细球形钛基粉末，干燥温度为70～100℃，干燥时间为6～12h。

微细球形钛基粉末的粒度为0～20μm，氧含量为0.08～0.15wt.％。

其中，微细球形钛基粉末包括合金粉末和纯钛粉，合金粉末可以为Ti-6Al-4V粉末，Ti-6Al-4V合金粉末的扫描电镜形貌图如图1所示。

(2)获得高纯微细氧吸附剂粉末：

在氩气气氛保护手套箱中按照球料比2～8:1称取氧化锆磨球和氧吸附剂颗粒装入球磨罐，其中，氧吸附剂颗粒为CaC₂、CaB₆、LaB₆、CeSi₂中的一种或几种，向球磨罐中加入正己烷保护液体浸没粉末与磨球，之后向球磨罐中充入氩气保护气并密封，最后将密封处理后的球磨罐装入球磨机中进行球磨处理，球磨处理的转速为800～1200r/min，球磨机运行2～4min停机2～6min，球磨6～10h后得到氧吸附剂浆料。

将球磨罐放入氩气保护手套箱或者真空环境下打开，将氧吸附剂浆料取出并在40～80℃下烘干1～4h，最后研磨筛分获得纯度≥99.8％，粒度≤10μm的氧吸附剂粉末。

(3)获得复合粉末：

将微细球形钛基粉末与氧吸附剂粉末在氩气气氛保护手套箱中装入辊磨罐，其中，氧吸附剂粉末占氧吸附剂粉末与微细球形钛基粉末总质量的质量百分比为0.4～1.5％，然后密封取出装入辊磨机上进行混合处理，辊磨机的转速为80～120r/min，运行6～12h后将辊磨罐取下置于手套箱中，并将罐中混合粉末取出且密封保存获得复合粉末。

(4)获得喂料：

以复合粉末为原料，装载量为60～68vol.％，然后分别称取以质量百分比计75～85％聚甲醛、3～8％高密度聚乙烯、3～8％乙烯-醋酸乙烯共聚物、5～10％硬脂酸和0.5～3％丙烯酸树脂构成粘结剂体系。

将复合粉末与粘结剂进行混炼，混炼温度为170～200℃，转速为10～30r/min，时间为1～2h。

待混炼完成并冷却至室温后取出喂料，利用破碎机切成粒状喂料。

(5)注射成形：

将粒状喂料加热至170～200℃在注射机上进行注射成形，注射压力为50～100MPa，保压压力为40～100MPa，保压时间为5～25s，模温50～100℃，注射速度为注射机最大注射速度的50～80％，从而得到注射生坯。

(6)脱脂处理：

将注射成形坯件放于硝酸脱脂炉中进行硝酸催化脱脂，脱脂温度为80～130℃，进酸速率为0.8～1.5g/min，脱脂时间为6～12h。

(7)烧结处理：

待催化脱脂结束后，将得到的脱脂坯体置于高纯氩气气氛保护下或在真空条件下进行烧结处理，其中，真空度为10^-2～10^-4Pa，从室温以2～5℃/min升温至450～600℃，保温0.5～2h，进行第一阶段烧结处理；再以2～10℃/min升温至800～1100℃，保温0.5～2h，进行第二阶段烧结处理；再以1～3℃/min升温至1200～1350℃，保温时间为1～4h，进行第三阶段烧结处理，随炉冷却得到高性能钛基制件。

以下将通过具体实施例对基于微细球形钛基粉末来制备钛基制件的方法进行详细说明。

实施例1：

以粒度中值为14.5μm、氧含量为0.14wt.％的微细球形Ti-6Al-4V合金粉为原料，将其置入80℃的真空恒温干燥箱中烘干处理8h，得到纯净干燥微细球形Ti-6Al-4V合金粉末。

在氩气气氛保护手套箱中按照球料比5:1称取氧化锆磨球和CaC₂粉末装入球磨罐，并向球磨罐中加入正己烷保护液体浸没CaC₂粉末与磨球，之后向球磨罐中充入氩气保护气并密封，最后将密封处理后的球磨罐装入球磨机中进行球磨处理，球磨处理的转速为1000r/min，球磨机运行2min停机2min，球磨8h后得到氧吸附剂浆料。将球磨罐放入氩气保护手套箱或者真空环境下打开，将氧吸附剂浆料取出并在60℃下烘干2h，然后研磨筛分获得粒度中值约为2μm的CaC₂粉末。

称取0.4wt.％CaC₂粉末将其与微细球形Ti-6Al-4V合金粉末在氩气气氛保护手套箱中装入辊磨罐，然后密封取出装入辊磨机上进行混合处理，辊磨机的转速为100r/min，运行8h后将辊磨罐取下置于手套箱中，并将罐中混合粉末取出且密封保存。

以上述的复合粉末为原料，选定65％的固体粉末装载量，然后分别称取质量百分比为85％聚甲醛、3％高密度聚乙烯、4％乙烯-醋酸乙烯共聚物、7％硬脂酸和1％丙烯酸树脂作为粘结剂。

将混合粉末与丙烯酸树脂先置于氩气保护气氛密炼机中均匀混炼20min，然后再加入粘结剂的其他组元，混炼温度为185℃，转速为30r/min，时间为2h。待混炼完成后取出喂料，再通过破碎机制得粒状喂料。

将喂料放入注射机中加热至180℃后进行注射，注射压力为90MPa，保压压力为80MPa，保压时间为15s，模温为80℃，注射速度为注射机最大注射速度的50％，得到注射生坯。

将上述坯件放入脱脂炉中进行硝酸催化脱脂处理，脱脂温度为120℃，进酸速率为0.8g/min，脱脂时间为10h。

将脱脂后的坯件放入真空炉中进行烧结，真空度为10^-3Pa；从室温以2℃/min升温至450℃，保温2h，进行第一阶段烧结；再以8℃/min升温至950℃，保温2h，进行第二阶段烧结；再以2℃/min升温至1300℃，保温时间为3h，进行第三阶段烧结，之后随炉冷却，得到钛基制件。

实施例2～10采用与实施例1相同的制备方法，不同之处在于制备复合粉末过程中使用的工艺参数、所设计的粘结剂成分以及粉末注射成形工艺的各参数等，现将实施例1～10中复合粉末制备方法、粘结剂成分以及注射成形各工艺参数进行汇总，详见表1～表4。

表1实施例1～10中微细球形钛基粉末及其制备的工艺参数

表2实施例1～10中氧吸附剂粉末及其制备的工艺参数

表3实施例1～10中复合粉末及粘结剂的制备工艺参数

/>

表4实施例1～10中粉末注射成形工艺参数汇总

/>

以下将对实施例1～10中制备得到的钛基制件与对比例1～9中制备得到的钛基制件进行性能对比实验。

一、实验对象

实施例1～10中制备得到的钛基制件以及对比例1～9中制备得到的钛基制件，其中：

对比例1：

采用与实施例1相同的制备工艺制备得到钛基制件，不同之处仅在于喂料的组成成分：粉末原料为单一的粒度中值为16μm、氧含量为0.14wt.％的微细球形Ti-6Al-4V合金粉末。

对比例2：

采用与实施例1相同的制备工艺制备钛基制件，不同之处仅在于喂料的组成成分：粉末原料为粒度中值为13μm、氧含量为0.15wt.％的微细球形Ti-6Al-4V合金粉末和0.1wt.％CaC₂粉末的混合物。

对比例3：

采用与实施例1相同的制备工艺制备钛基制件，不同之处仅在于喂料的组成成分：粉末原料为粒度中值为14μm、氧含量为0.15wt.％的Ti-6Al-4V合金粉末和2.0wt.％CaC₂粉末的混合物。

对比例4：

采用与实施例3相同的制备工艺制备钛制件，不同之处仅在于喂料的组成成分：粉末原料为单一的粒度中值为13μm、氧含量为0.13wt.％的纯钛粉。

对比例5：

采用与实施例3相同的制备工艺制备钛制件，不同之处仅在于喂料的组成成分：粉末原料为粒度中值为13μm、氧含量为0.15wt.％的微细球形纯钛粉和0.1wt.％CaB₆粉末的混合物。

对比例6：

采用与实施例3相同的制备工艺制备得到钛制件，不同之处仅在于喂料的组成成分：粉末原料为粒度中值为14μm、氧含量为0.15wt.％的微细球形纯钛粉和2.0wt.％CaB₆粉末的混合物。

对比例7：

采用与实施例5相同的制备工艺制备钛制件，不同之处仅在于粘结剂体系中的各组成成分含量不同，选定65％的固体粉末装载量，分别称取质量百分比为85％聚甲醛，3％高密度聚乙烯，5％乙烯-醋酸乙烯共聚物，7％硬脂酸构成粘结剂体系。

对比例8：

采用与实施例5相同的制备工艺制备钛制件，不同之处仅在于粘结剂体系中的各组成成分含量不同，选定67％的固体粉末装载量，分别称取质量百分比为83％聚甲醛，3％高密度聚乙烯，7％乙烯-醋酸乙烯共聚物，6.9％硬脂酸，0.1％丙烯酸树脂构成粘结剂体系。

对比例9：

采用与实施例5相同的制备工艺制备钛制件，不同之处在于粘结剂体系中的各组成成分含量不同，选定67％的固体粉末装载量，分别称取质量百分比为83％聚甲醛，3％高密度聚乙烯，4％乙烯-醋酸乙烯共聚物，5％硬脂酸，5％丙烯酸树脂成粘结剂体系。

二、实验方法

采用现有技术中的常规检测方法对实施例1～10以及对比例1～9制备得到的钛基制件进行性能测定。

性能检测：

(1)相对密度测试：对实施例1～10以及对比例1～9制备得到的制件分别进行相对密度测定。

(2)力学性能测试：对实施例1～10以及对比例1～9制备得到的制件分别进行室温抗拉强度和延伸率测定。

三、实验结果

对实施例1～10以及对比例1～9的实验结果进行汇总，详见表5。

表5实施例1～10和对比例1～9制备得到的注射成形制件的性能对比

经检测，实施例1～10中制备得到的制件晶粒细小，组织均匀，是具有Ca-Ti-O以及TiC或TiB；TiB及La₂O₃；CeO₂增强相的细晶等轴状组织，晶粒尺寸为20～60μm；其中，Ca-Ti-O为纳米级增强相，颗粒尺寸为50～300nm；TiC和TiB为微米级增强相，颗粒尺寸均为3～8μm；La₂O₃和CeO₂为微米级增强相，颗粒尺寸均为1～3μm，制件的致密度≥96.5％，室温抗拉强度≥500MPa，延伸率≥5％。

通过数据对比，对比例1与对比例4中所制得制件存在大量裂纹与孔洞，表面质量差，不符合使用要求；而本发明的实施例1～4中，通过引入CaC₂/CaB₆等吸氧型钙系化合物，制备出多级多尺度颗粒增强钛基复合材料，不仅降低了基体中的氧含量，净化了基体晶格，而且原位生成了TiC、TiB增强相颗粒，使得注射成形钛制品兼具良好的强度和塑性。此外，氧吸附剂还可与粉体表面氧化膜发生吸附固氧反应生成纳米Ca-Ti-O颗粒强化相，起到增强增塑作用。

对比例7由于在混炼过程中粉末发生严重团聚，导致注射喂料不均匀，注射时粘结剂与原料粉末之间发生了两相分离缺陷，最终烧结体中产生大量裂纹、孔洞等缺陷，尺寸精度低，力学性能差。而本发明的实施例5～7中，通过在聚甲醛粘结剂中加入丙烯酸树脂，有效降低了微细粉体的表面能，避免了混炼过程中的粉末团聚问题，制备出成分均匀的注射成形喂料，为高性能钛合金制件的制备提供了保障。

此外，对比例2～3、对比例5～6及对比例8～9中制备得到的制件，虽然晶粒细小，组织均匀，但是Ca-Ti-O、TiC、TiB、La₂O₃等强化相颗粒尺寸较大，影响了坯体的烧结致密化，导致烧结体致密度、室温抗拉强度以及延伸率相对较低；从中也可以看出，本发明的复合粉末各组成成分中任一组成成分含量的改变将直接影响注射成形制件的组织结构；而且本发明的粘结剂中任一成分的缺失或改变、各成分之间的配比改变，都无法成功制备高性能注射成形制件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将复合粉末与粘结剂按一定配比混炼，并破碎成粒状喂料；

其中，所述复合粉末采用微细球形钛基粉末与氧吸附剂粉末均匀混合制得；所述氧吸附剂粉末为CaC₂、CaB₆、LaB₆、CeSi₂中的至少一种；所述微细球形钛基粉末的粒度为0～20μm，氧含量为0.08～0.15wt.％；

所述粘结剂以质量百分比计，包括以下组分：聚甲醛75～85％，高密度聚乙烯3～8％，乙烯-醋酸乙烯共聚物3～8％，硬脂酸5～10％，热塑性丙烯酸树脂0.5～3％；

所述脱脂处理为硝酸催化脱脂，脱脂温度为80～130℃，进酸速率为0.8～1.5g/min，脱脂时间为6～12h；

所述烧结处理在惰性气体保护下或在真空条件下进行，其中，真空度为10^-2～10^-4Pa；从室温以1～5℃/min升温至450～600℃，保温0.5～2h，进行第一阶段烧结；再以5～10℃/min升温至800～1000℃，保温0.5～2h，进行第二阶段烧结；再以1～3℃/min升温至1200～1350℃，保温时间为1～4h，进行第三阶段烧结。

2.根据权利要求1所述的基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法，其特征在于，粉末混合时，所述氧吸附剂粉末占所述氧吸附剂粉末与所述微细球形钛基粉末总质量的质量百分比为0.4～1.5wt.％；

3.根据权利要求1所述的基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法，其特征在于，

所述微细球形钛基粉末经真空恒温干燥处理，温度为70～100℃，干燥时间为6～12h。

4.根据权利要求1所述的基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法，其特征在于，所述氧吸附剂粉末采用湿法高能振动球磨处理以及干燥研磨处理得到；

优选的，所述氧吸附剂粉末的纯度≥99.8％，粒度≤10μm。

5.根据权利要求4所述的基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法，其特征在于，所述湿法高能振动球磨处理的工艺参数为：磨球与氧吸附剂颗粒的球料比为2～8:1，球磨转速为800～1200r/min，球磨时间为6～12h，球磨机运行2～4min，停机2～6min；

6.根据权利要求1所述的基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法，其特征在于，所述复合粉末占所述喂料的体积百分比为60～68vol.％；

7.根据权利要求1所述的基于微细球形钛基粉末制备钛基制件的方法，其特征在于，所述注射成形具体为：将喂料加热至170～200℃，注射压力为60～110MPa，保压压力为60～100MPa，保压时间为5～25s，模温为70～120℃，注射速度为注射机最大注射速度的50～80％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的钛基制件，其特征在于，所述钛基制件的组织为基体相以及弥散分布在基体相上的增强相；其中，

所述基体相为细小均匀等轴晶粒组织，晶粒尺寸为20～60μm；