CN115011838A - 稀土改性钛合金及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种稀土改性钛合金，以重量百分比计，原料包括：低氧氢化脱氢钛粉85.0％～94.0％、铝钒合金粉5.0％～12.0％、钛锡合金粉0.1％～1.5％、以及铝‑稀土合金粉0.1％～1.5％。上述稀土改性钛合金通过合金的方式引入了稀土元素和锡元素，利用稀土元素的高活性能够净化钛合金基体中的杂质元素(C、O、S)等，同时提高形核率，细化钛合金晶粒，改善钛合金性能，锡元素具有低熔点能够有效降低钛合金烧结温度，进一步提高钛合金材料的致密度，再结合以合理的元素配比调控，能够进一步降低钛合金的加工难度和生成成本。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，特别是涉及一种稀土改性钛合金及其制备方法、应用。
背景技术
钛合金由于具有密度低、比强度高、耐腐蚀、无磁性、生物相容性好等多重优点，在航空航天、海洋工程、生物医疗、石油化工、汽车工业等领域有着广泛的应用前景，并有“太空金属”和“海洋金属”的美誉。
然而，由于钛的活性非常大，使得熔炼和铸造成本非常高，并且在材料加工中通常要通过机械加工去除50％，甚至更多的原材料才能制成最终的零部件，造成极大的原料浪费。另外，钛合金在加工过程中容易产生加工硬化，导致加工困难，大幅提升了钛合金的应用成本，极大地限制了钛合金在各个领域的广泛应用。
鉴于此，亟需研发出一种既能改善钛合金性能，又易于加工，还能降低生产成本的钛合金成型技术。
发明内容
基于此，有必要提供一种能改善钛合金性能的、易于加工的、可降低生产成本的稀土改性钛合金及其制备方法、应用。
本发明一实施例提供了一种稀土改性钛合金，以重量百分比计，原料包括：
在其中一个实施例中，以重量百分比计，原料包括：
在其中一个实施例中，所述铝-稀土合金粉包括粉末状的铝钇合金、铝铈合金、铝钕合金以及铝镧合金中的一种或多种的混合。
本发明一实施例还提供了一种如上述任一实施例中所述的稀土改性钛合金的制备方法，包括如下步骤：
将各所述原料按照预设重量百分比混合形成混合粉末；
将所述混合粉末进行机械合金化处理，形成合金化粉末；
将所述合金化粉末制成合金坯体；
将所述合金坯体脱脂、烧结成型。
在其中一个实施例中，所述机械合金化处理的步骤包括：在保护气体氛围下进行高能球磨，球磨介质为直径3mm～8mm的氧化锆球，球磨转速为200转/分钟～300转/分钟，球磨时间为10小时～20小时。
在其中一个实施例中，所述合金坯体脱脂的条件包括：真空度为10-2Pa～10-4Pa，温度为400℃～600℃，时间为4小时～8小时。
在其中一个实施例中，所述合金坯体烧结成型的条件包括：真空度为10-2Pa～10-4Pa，温度为1150℃～1250℃，时间为2小时～5小时。
在其中一个实施例中，将各所述原料混合的条件包括：在保护气体氛围下进行。
本发明一实施例还提供了一种零部件，由上述任一实施例中所述的稀土改性钛合金加工而成。
本发明一实施例还提供了一种产品，包括如上述实施例中所述的零部件。
上述稀土改性钛合金通过合金的方式引入了稀土元素和锡元素，利用稀土元素的高活性能够净化钛合金基体中的杂质元素(C、O、S)等，同时提高形核率，细化钛合金晶粒，改善钛合金性能，锡元素具有低熔点能够有效降低钛合金烧结温度，进一步提高钛合金材料的致密度，再结合以合理的元素配比调控，能够进一步降低钛合金的加工难度和生成成本。
附图说明
图1为实施例4中的稀土改性钛合金在扫描电镜下拍摄的表面形貌图；
图2为实施例4中的稀土改性钛合金在扫描电镜下的拉伸断口形貌图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本发明一实施例提供了一种稀土改性钛合金，以重量百分比计，原料包括：
低氧氢化脱氢钛粉是通过氢化脱氢法制备得到的一种钛粉，利用了钛与氢的可逆特性，钛吸氢后产生脆性，经机械破碎制成氢化钛粉，再将其在真空条件下高温脱氢制取形成。低氧氢化脱氢钛粉的成本较为低廉，采用低氧氢化脱氢钛粉用于制备钛合金能够有效降低生产成本，但是低氧氢化脱氢钛粉中含有C、O、S等杂质元素，会对钛合金的致密度、强度等性能造成不良影响。
稀土元素作为表面活性物质，可以提高钛合金的形核率和晶核的扩散激活能，降低晶核的表面张力和成长速率，阻碍晶粒的生长，有利于细化钛合金晶粒。与此同时，稀土元素能够优先与钛合金中的C、O、S等杂质元素发生反应生成稀土碳化物、稀土氧化物、稀土硫化物等，会在晶界析出产物，能够降低钛合金中游离的杂质元素的含量，净化钛合金基体并阻碍位错运动，进一步地，这些反应后形成的稀土碳化物、稀土氧化物、稀土硫化物等会均匀的分散在钛合金基体中起到强化钛合金基体的作用。进一步地，在本发明的一实施例中通过采用稀土中间合金，即铝-稀土合金的形式引入稀土元素，与通过稀土氢化物或稀土硼化物等稀土化合物的形式引入再烧结分解出稀土元素等其他引入形式相比，采用稀土中间合金的形式能够最大限度的保留稀土元素的高活性。
铝钒合金是Ti6Al4V(TC4)合金的重要组成部分，铝、钒等金属元素单质的性质较为活泼，在本发明的一个实施例中，通过铝钒合金的形式将铝、钒等金属元素引入，可以避免由于金属元素单质过于活泼直接加入金属单质造成组织成分偏析，从而导致钛合金材料性能降低的问题。
在本发明的一实施例还通过钛锡合金的形式引入具有低熔点的锡元素，可以有效降低钛合金烧结温度，进一步提高材料的致密度，避免温度过烧造成钛合金晶粒粗大，同时，通过合金形式引入锡元素还可以避免直接加入锡粉末造成材料组织成分元素偏析、降低钛合金材料性能等问题。
在本发明一实施例中，稀土改性钛合金通过合理控制低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、钛锡合金粉、以及铝-稀土合金粉等各组成成分的重量百分比，能够确保最终制得的钛合金具有良好的致密度和强度。
进一步地，以重量百分比计，稀土改性钛合金的原料包括：
在一个具体的示例中，铝-稀土合金粉可以但不限于是粉末状的铝钇合金、铝铈合金、铝钕合金以及铝镧合金中的一种或多种的混合。
本发明又一实施例还提供了一种如上述实施例和示例中的稀土改性钛合金的制备方法，包括如下步骤S110～步骤S140。
步骤S110：将各原料按照预设重量百分比混合形成混合粉末。
可以理解的，这里所指的各原料包括低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、钛锡合金粉、以及铝-稀土合金粉。
进一步地，在本发明的一实施例中稀土改性钛合金的制备方法包括机械合金化处理需要进行高能球磨，因此，可以理解地，步骤S110中可以直接将各组成成分称量好后直接加入至球磨罐中进行混合。
进一步地，步骤S110在保护气体氛围下进行，保护气体例如可以是高纯氮气、氩气等。进一步地，步骤S110的操作过程可以在真空手套箱中进行，避免各原料在混合过程中与空气接触被氧化或污染。
步骤S120：将混合粉末进行机械合金化处理，形成合金化粉末。
在本发明的一实施方式中，步骤S110形成的混合粉末进行机械合金化处理，能够使反应体系中的各元素原子充分扩散，并充分达到原子间结合，既可以实现合金化，又可以使原子分散地更加均匀，有利于改善钛合金的形貌，且经过机械合金化处理后的粉末更加细腻，能够进一步改善钛合金的粒径。
进一步地，机械合金化处理的步骤包括：在保护气体氛围下进行高能球磨，球磨介质为直径3mm～8mm的氧化锆球，球磨转速为200转/分钟～300转/分钟，球磨时间为10小时～20小时。
可以理解地，保护气体例如可以但不限于是氩气、氮气等等。
可以理解地，高能球磨可以在常规高能球磨装置，例如高能球磨机中进行。
可以理解地，球磨介质的直径例如可以是3mm、5mm、8mm等等，进一步地，可以采用单一直径的球磨介质，也还可以采用多种直径混合的球磨介质。
可以理解地，球磨转速例如可以是200转/分钟、210转/分钟、220转/分钟、230转/分钟、240转/分钟、250转/分钟、260转/分钟、270转/分钟、280转/分钟、290转/分钟、300转/分钟等等，不限于此。
可以理解地，球磨时间例如可以是10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、15小时、16小时、17小时、18小时、19小时、20小时等等，不限于此。
步骤S130：将合金化粉末制成合金坯体。
可以理解地，步骤S130可以采用本领域常规方法将合金化粉末制成合金坯体，例如金属注射成型法等。金属注射成型法(Metal Injection Molding，MIM)是传统粉末冶金技术和塑料注射成形技术相结合的一种近净成形技术，适合小型、形状复杂零件的批量生产，例如钛合金。采用金属注射成型法将合金化粉末制成合金坯体能够有效解决钛合金的加工困难，缩短加工时间，降低生产成本。
可以理解地，本发明一实施例中的金属注射成型法的具体工艺参数采用本领域的常规工艺参数即可。
可以理解地，金属注射成型法的步骤例如包括密炼、造粒、注射以及酸脱等等。
步骤S140：将合金坯体脱脂、烧结成型。由于钛合金的组成成分中引入了低熔点的锡元素，与传统的钛合金烧结工艺相比，本发明一实施方式中步骤S140的烧结温度更低，可以避免由于烧结温度过高导致钛合金晶粒粗大的问题。
可以理解地，通过脱脂可以去除掉步骤S130金属注射成型法形成合金坯体的过程中残留的粘接剂。
可以理解地，通过烧结成型可以最终得到一种稀土改性的钛合金。
进一步地，合金坯体脱脂的条件包括：真空度为10-2Pa～10-4Pa，温度为400℃～600℃，时间为4小时～8小时。
可以理解地，脱脂温度例如可以是400℃、430℃、450℃、480℃、500℃、520℃、540℃、550℃、580℃、600℃等等，不限于此。
可以理解地，脱脂时间例如可以是4小时、4.5小时、5小时、5.5小时、6小时、6.5小时、7小时、7.5小时、8小时等等，不限于此。
进一步地，合金坯体烧结的条件包括：真空度为10-2Pa～10-4Pa，温度为1150℃～1250℃，时间为2小时～5小时。
可以理解地，烧结温度例如可以是1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1250℃等等，不限于此。
可以理解地，烧结时间例如可以是2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时、4.5小时、5小时等等，不限于此。
可以理解地，烧结和脱脂可以在相同的设备中进行，例如金属热场真空脱脂烧结炉等。
本发明一实施例中提供的稀土改性钛合金的制备方法，制备工艺流程短、工艺简单，可有效降低钛合金的生产成本，有利于钛合金的推广应用。且钛合金材料中各元素材质分散均匀，晶粒更为细化，材料致密度、强度等性能更加优异，质量更加稳定。
可以理解地，本发明一实施例中提供的稀土改性钛合金可以加工成各种各样的零部件，例如板、带、箔材、管、棒、锻件等等。
可以理解地，这些零部件可以应用于航空航天、海洋工程、生物医疗、石油化工、汽车工业等各种领域，制成飞船、火箭、舰艇、医疗器械、反应器、汽车等等。
以下为具体实施例。
实施例1
一种稀土改性钛合金，按重量百分比计，包括如下组成成分：
低氧氢化脱氢钛粉：90％、
铝钒合金粉：9％、
钛锡合金粉：0.5％、以及
铝钇合金粉：0.5％。
稀土改性钛合金的制备方法包括如下步骤：
步骤一：各组成成分混合
在真空手套箱中、高纯氩气保护下，将低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、钛锡合金粉及铝钇合金粉按上述重量百分比加入至球磨罐中混合，形成混合粉末。
步骤二：机械合金化
将步骤一含有混合粉末的球墨罐放置于高能球磨机中，在高纯氩气保护下进行机械合金化，球磨介质为直径3mm、5mm以及8mm的氧化锆球，球磨机转速为200转/分钟，球磨时间为20小时，形成合金化粉末。
步骤三：粉末成型
将步骤二形成的合金化粉末通过金属注射成型法形成合金坯体；
金属注射成型法的步骤包括密炼、造粒、注射以及酸脱等常规工艺。
步骤四：脱脂烧结
将步骤三形成合金坯体放置于金属热场真空脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，真空度为10-3Pa，脱脂温度为400℃，脱脂时间为8小时，烧结温度为1150℃，烧结时间为5小时，降至常温后，即获得稀土改性钛合金。
实施例2
一种稀土改性钛合金，按重量百分比计，包括如下组成成分：
低氧氢化脱氢钛粉：92％、
铝钒合金粉：6％、
钛锡合金粉：1％、以及
铝铈合金粉：1％。
稀土改性钛合金的制备方法包括如下步骤：
步骤一：各组成成分混合
在真空手套箱中、高纯氩气保护下，将低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、钛锡合金粉及铝铈合金粉按上述重量百分比加入至球磨罐中混合，形成混合粉末。
步骤二：机械合金化
将步骤一含有混合粉末的球墨罐放置于高能球磨机中，在高纯氩气保护下进行机械合金化，球磨介质为直径3mm、5mm以及8mm的氧化锆球，球磨机转速为300转/分钟，球磨时间为10小时，形成合金化粉末。
步骤三：粉末成型
将步骤二形成的合金化粉末通过金属注射成型法形成合金坯体；
金属注射成型法的步骤包括密炼、造粒、注射以及酸脱等常规工艺。
步骤四：脱脂烧结
将步骤三形成合金坯体放置于金属热场真空脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，真空度为10-2Pa，脱脂温度为400℃，脱脂时间为8小时，烧结温度为1150℃，烧结时间为5小时，降至常温后，即获得稀土改性钛合金。
实施例3
一种稀土改性钛合金，按重量百分比计，包括如下组成成分：
低氧氢化脱氢钛粉：91％、
铝钒合金粉：7.5％、
钛锡合金粉：0.8％、以及
铝镧合金粉：0.7％。
稀土改性钛合金的制备方法包括如下步骤：
步骤一：各组成成分混合
在真空手套箱中、高纯氩气保护下，将低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、钛锡合金粉及铝镧合金粉按上述重量百分比加入至球磨罐中混合，形成混合粉末。
步骤二：机械合金化
将步骤一含有混合粉末的球墨罐放置于高能球磨机中，在高纯氩气保护下进行机械合金化，球磨介质为直径3mm、5mm以及8mm的氧化锆球，球磨机转速为300转/分钟，球磨时间为10小时，形成合金化粉末。
步骤三：粉末成型
将步骤二形成的合金化粉末通过金属注射成型法形成合金坯体；
金属注射成型法的步骤包括密炼、造粒、注射以及酸脱等常规工艺。
步骤四：脱脂烧结
将步骤三形成合金坯体放置于金属热场真空脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，真空度为10-4Pa，脱脂温度为600℃，脱脂时间为4小时，烧结温度为1250℃，烧结时间为2小时，降至常温后，即获得稀土改性钛合金。
实施例4
一种稀土改性钛合金，按重量百分比计，包括如下组成成分：
低氧氢化脱氢钛粉：89％、
铝钒合金粉：9.5％、
钛锡合金粉：0.5％、以及
铝钕合金粉：1％。
稀土改性钛合金的制备方法包括如下步骤：
步骤一：各组成成分混合
在真空手套箱中、高纯氩气保护下，将低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、钛锡合金粉及铝钕合金粉按上述重量百分比加入至球磨罐中混合，形成混合粉末。
步骤二：机械合金化
将步骤一含有混合粉末的球墨罐放置于高能球磨机中，在高纯氩气保护下进行机械合金化，球磨介质为直径3mm、5mm以及8mm的氧化锆球，球磨机转速为300转/分钟，球磨时间为10小时，形成合金化粉末。
步骤三：粉末成型
将步骤二形成的合金化粉末通过金属注射成型法形成合金坯体；
金属注射成型法的步骤包括密炼、造粒、注射以及酸脱等常规工艺。
步骤四：脱脂烧结
将步骤三形成合金坯体放置于金属热场真空脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，真空度为10-3Pa，脱脂温度为600℃，脱脂时间为4小时，烧结温度为1200℃，烧结时间为3小时，降至常温后，即获得稀土改性钛合金。
实施例5
一种稀土改性钛合金，按重量百分比计，包括如下组成成分：
低氧氢化脱氢钛粉：90％、
铝钒合金粉：8.5％、
钛锡合金粉：0.8％、以及
铝镧合金粉：0.7％。
稀土改性钛合金的制备方法包括如下步骤：
步骤一：各组成成分混合
在真空手套箱中、高纯氩气保护下，将低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、钛锡合金粉及铝镧合金粉按上述重量百分比加入至球磨罐中混合，形成混合粉末。
步骤二：机械合金化
将步骤一含有混合粉末的球墨罐放置于高能球磨机中，在高纯氩气保护下进行机械合金化，球磨介质为直径3mm、5mm以及8mm的氧化锆球，球磨机转速为300转/分钟，球磨时间为10小时，形成合金化粉末。
步骤三：粉末成型
将步骤二形成的合金化粉末通过金属注射成型法形成合金坯体；
金属注射成型法的步骤包括密炼、造粒、注射以及酸脱等常规工艺。
步骤四：脱脂烧结
将步骤三形成合金坯体放置于金属热场真空脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，真空度为10-2Pa，脱脂温度为600℃，脱脂时间为4小时，烧结温度为1200℃，烧结时间为3小时，降至常温后，即获得稀土改性钛合金。
实施例6
一种稀土改性钛合金，按重量百分比计，包括如下组成成分：
低氧氢化脱氢钛粉：91％、
铝钒合金粉：7.5％、
钛锡合金粉：0.8％、以及
铝镧合金粉：0.7％。
稀土改性钛合金的制备方法包括如下步骤：
步骤一：各组成成分混合
在真空手套箱中、高纯氩气保护下，将低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、钛锡合金粉及铝镧合金粉按上述重量百分比加入至球磨罐中混合，形成混合粉末。
步骤二：机械合金化
将步骤一含有混合粉末的球墨罐放置于高能球磨机中，在高纯氩气保护下进行机械合金化，球磨介质为直径3mm、5mm以及8mm的氧化锆球，球磨机转速为300转/分钟，球磨时间为10小时，形成合金化粉末。
步骤三：粉末成型
将步骤二形成的合金化粉末通过金属注射成型法形成合金坯体；
金属注射成型法的步骤包括密炼、造粒、注射以及酸脱等常规工艺。
步骤四：脱脂烧结
将步骤三形成合金坯体放置于金属热场真空脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，真空度为10-3Pa，脱脂温度为600℃，脱脂时间为4小时，烧结温度为1200℃，烧结时间为3小时，降至常温后，即获得稀土改性钛合金。
对比例1
采用市场购买某公司生产的钛合金喂料。
制备方法无机械合金化步骤，仅包括：
步骤一：粉末成型
将市场购买某公司生产的钛合金喂料通过金属注射成型法形成合金坯体；
金属注射成型法的步骤包括密炼、造粒、注射以及酸脱等常规工艺。
步骤一：脱脂烧结
将步骤一形成合金坯体放置于金属热场真空脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，真空度为10-4Pa，脱脂温度为600℃，脱脂时间为4小时，烧结温度为1250℃，烧结时间为2小时，降至常温后，即获得钛合金。
对比例2
一种改性钛合金，按重量百分比计，包括如下组成成分：
低氧氢化脱氢钛粉：91.64％、
铝钒合金粉：7.55％、以及
钛锡合金粉：0.81％。
稀土改性钛合金的制备方法包括如下步骤：
步骤一：各组成成分混合
在真空手套箱中、高纯氩气保护下，将低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、及钛锡合金粉按上述重量百分比加入至球磨罐中混合，形成混合粉末。
步骤二：机械合金化
将步骤一含有混合粉末的球墨罐放置于高能球磨机中，在高纯氩气保护下进行机械合金化，球磨介质为直径3mm、5mm以及8mm的氧化锆球，球磨机转速为300转/分钟，球磨时间为10小时，形成合金化粉末。
步骤三：粉末成型
将步骤二形成的合金化粉末通过金属注射成型法形成合金坯体；
金属注射成型法的步骤包括密炼、造粒、注射以及酸脱等常规工艺。
步骤四：脱脂烧结
将步骤三形成合金坯体放置于金属热场真空脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，真空度为10-4Pa，脱脂温度为600℃，脱脂时间为4小时，烧结温度为1250℃，烧结时间为2小时，降至常温后，即获得改性钛合金。
对比例3
一种改性钛合金，按重量百分比计，包括如下组成成分：
低氧氢化脱氢钛粉：91.73％、
铝钒合金粉：7.56％、以及
铝镧合金粉：0.71％。
稀土改性钛合金的制备方法包括如下步骤：
步骤一：各组成成分混合
在真空手套箱中、高纯氩气保护下，将低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、及铝镧合金粉按上述重量百分比加入至球磨罐中混合，形成混合粉末。
步骤二：机械合金化
将步骤一含有混合粉末的球墨罐放置于高能球磨机中，在高纯氩气保护下进行机械合金化，球磨介质为直径3mm、5mm以及8mm的氧化锆球，球磨机转速为300转/分钟，球磨时间为10小时，形成合金化粉末。
步骤三：粉末成型
将步骤二形成的合金化粉末通过金属注射成型法形成合金坯体；
金属注射成型法的步骤包括密炼、造粒、注射以及酸脱等常规工艺。
步骤四：脱脂烧结
将步骤三形成合金坯体放置于金属热场真空脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，真空度为10-4Pa，脱脂温度为600℃，脱脂时间为4小时，烧结温度为1250℃，烧结时间为2小时，降至常温后，即获得改性钛合金。
对比例4
一种稀土改性钛合金，按重量百分比计，包括如下组成成分：
低氧氢化脱氢钛粉：91％、
铝钒合金粉：7.5％、
钛锡合金粉：0.8％、以及
铝镧合金粉：0.7％。
稀土改性钛合金的制备方法包括如下步骤：
步骤一：各组成成分混合
在真空手套箱中、高纯氩气保护下，将低氧氢化脱氢钛粉、铝钒合金粉、钛锡合金粉及铝镧合金粉按上述重量百分比加入至球磨罐中混合，形成混合粉末。
步骤二：机械合金化
将步骤一含有混合粉末的球墨罐放置于高能球磨机中，在高纯氩气保护下进行机械合金化，球磨介质为直径3mm、5mm以及8mm的氧化锆球，球磨机转速为300转/分钟，球磨时间为10小时，形成合金化粉末。
步骤三：粉末成型
将步骤二形成的合金化粉末通过金属注射成型法形成合金坯体；
金属注射成型法的步骤包括密炼、造粒、注射以及酸脱等常规工艺。
步骤四：脱脂烧结
将步骤三形成合金坯体放置于金属热场真空脱脂烧结炉中进行脱脂烧结，真空度为10-4a，脱脂温度为600℃，脱脂时间为4小时，烧结温度为1300℃，烧结时间为2小时，降至常温后，即获得稀土改性钛合金。
如图1和图2所示，对实施例4制备得到的稀土改性钛合金通过扫描电镜拍摄表面形貌以及拉伸断口形貌，扫描结果显示，实施例4制备得到的稀土改性钛合金显微组织相对比较致密，断口呈现出大量的韧窝，没有发现TiC颗粒存在，也没有观察到脆性断裂断口，表现为明显的韧性断裂，材料性能优异。
将实施例1～实施例6以及对比例1～对比例4制备得到的钛合金进行密度、致密度、抗拉强度以及屈服强度等性能测试，测试结果如下表1。
其中，密度、致密度的测试方法为：根据阿基米德排水法进行测试。
抗拉强度和屈服强度的测试方法为：按照ASTME381-2001中规定的测试方法进行测试。
表1钛合金性能测试结果
| 编号 | 密度(g/cm<sup>3</sup>) | 致密度 | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) |
| 实施例1 | 4.4874 | 99.5 | 1024 | 967 |
| 实施例2 | 4.4874 | 99.5 | 1018 | 905 |
| 实施例3 | 4.5010 | 99.8 | 1029 | 913 |
| 实施例4 | 4.4964 | 99.7 | 1049 | 950 |
| 实施例5 | 4.4965 | 99.7 | 1038 | 941 |
| 实施例6 | 4.4965 | 99.7 | 1033 | 941 |
| 对比例1 | 4.4288 | 98.2 | 810 | 708 |
| 对比例2 | 4.4784 | 99.3 | 930 | 812 |
| 对比例3 | 4.4243 | 98.1 | 810 | 712 |
| 对比例4 | 4.4964 | 99.7 | 890 | 792 |
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种稀土改性钛合金，其特征在于，以重量百分比计，原料包括：
2.根据权利要求1所述的稀土改性钛合金，其特征在于，以重量百分比计，原料包括：
3.根据权利要求1～2任一项所述的稀土改性钛合金，其特征在于，所述铝-稀土合金粉包括粉末状的铝钇合金、铝铈合金、铝钕合金以及铝镧合金中的一种或多种的混合。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的稀土改性钛合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将各所述原料按照预设重量百分比混合形成混合粉末；
将所述混合粉末进行机械合金化处理，形成合金化粉末；
将所述合金化粉末制成合金坯体；
将所述合金坯体脱脂、烧结成型。
5.根据权利要求4所述的稀土改性钛合金的制备方法，其特征在于，所述机械合金化处理的步骤包括：在保护气体氛围下进行高能球磨，球磨介质为直径3mm～8mm的氧化锆球，球磨转速为200转/分钟～300转/分钟，球磨时间为10小时～20小时。
6.根据权利要求4～5任一项所述的稀土改性钛合金的制备方法，其特征在于，所述合金坯体脱脂的条件包括：真空度为10-2Pa～10-4Pa，温度为400℃～600℃，时间为4小时～8小时。
7.根据权利要求4～5任一项所述的稀土改性钛合金的制备方法，其特征在于，所述合金坯体烧结成型的条件包括：真空度为10-2Pa～10-4Pa，温度为1150℃～1250℃，时间为2小时～5小时。
8.根据权利要求4～5任一项所述的稀土改性钛合金的制备方法，其特征在于，将各所述原料混合的条件包括：在保护气体氛围下进行。
9.一种零部件，其特征在于，由权利要求1～3任一项所述的稀土改性钛合金加工而成。
10.一种产品，其特征在于，包括如权利要求9所述的零部件。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220906 |