本发明专利技术涉及一种B改性TC4钛合金的制备方法，属于材料科学技术领域。所述方法通过将TC4粉与无定形B粉混合均匀并干燥，再放入模具中，采用放电等离子烧结进行烧结；最后对烧结产物依次进行固溶处理和进行时效处理，得到一种B改性TC4钛合金。所述钛合金中B的质量百分数为0.05％～0.2％，经强化热处理后，所述钛合金的抗拉强度为1150MPa～1250MPa，延伸率为11.6％～15.2％，克服了传统TC4钛合金强化热处理后塑性明显下降的缺点。
【技术实现步骤摘要】
-种B改性TC4钛合金的制备方法
本专利技术涉及一种硼（B)改性TC4钛合金的制备方法，属于材料科学
。
技术介绍
钛及钛合金材料比强度高、比刚度高、抗腐蚀性好、高温性能好，具有极优良的综 合性能，是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料。随着科学技术的发展，钛及 钛合金在航空航天、兵器装备、民用等领域有了进一步的应用。TC4(Ti-6A1_4V)钛合金是世 界上第一个实用化的钛合金，被认为是最重要、应用最广泛的钛合金，直到现在仍广泛应用 于国防、化工、生物医学等领域。TC4钛合金是一种室温组织为α+β双相钛合金，强化热处 理（淬火时效）能充分发挥TC4合金的潜在性能，是提高钛合金强度指标的重要途径，然而 在强化热处理的过程中，随着强度的增加，塑性显著下降，对应力的敏感性增大使合金的广 泛应用受到限制。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种硼（Β)改性TC4钛合金的制备方法，能有效 的提高TC4合金的强度并保证塑性。 本专利技术的目的通过以下技术方案实现： -种Β改性TC4钛合金的制备方法，所述方法步骤如下： (1)将TC4粉末与无定形Β粉混合均匀得到混合粉料并干燥； 其中，以混合粉料的总体质量为100%计，无定形Β粉的质量百分数为0.05%? 0. 2% ； 所述TC4粉末为采用等离子雾化生产的球形粉末，纯度> 99. 6%，其中，碳的质量 百分数< 0. 01 %，氮的质量百分数< 0. 02%且氧的质量百分数< 0. 12% ;TC4粉末的粒径 % 15 μ m ~ 45 μ m ； 所述无定形B粉的纯度> 99. 99%，粒径为1 μ m?2 μ m ; TC4粉末与无定形B粉混合时，优选采用球磨机在转速275r/min?325r/min下混 合30min?60min，具体操作如下： 先将所述TC4粉末放入聚四氟乙烯球磨罐中，然后加入无定形B粉，得到混合粉 料；将装有混合粉料的球磨罐与同等质量的球磨罐对称平衡放置于球磨机中，设置转速为 275r/min ?325r/min，混合 30min ?60min 后取出； 干燥可采用旋转蒸发干燥。 (2)将步骤（1)制得的混合粉料放入模具中，采用放电等离子烧结（SPS)方法进行 烧结； 其中，所述烧结的初始压力为OMPa?IMPa，真空度为8Pa?10Pa，升温速率为 50°C /min?100°C /min，优选升温速率为100°C /min，烧结温度为950°C，当温度升至950°C 时将压力升至50MPa保温，保温时间为3min?6min ;保温结束后卸载压力，待模具温度降 低至100°C?150°C时得到烧结后的产物。 (3)将步骤（2)制备的产物先进行固溶处理：温度为890°C?980°C，保温时间为 60min?90min，保温结束后淬火；然后进行时效处理：温度为530°C?560°C，保温时间为 4h?5h，保温结束后在空气中自然冷却，得到一种B改性TC4钛合金； 其中，所述固溶处理和时效处理优选使用箱式电阻炉，到温加入，炉体内温度差 d 淬火介质为质量百分数为5%?10%的氢氧化钠溶液，温度为22°C?28°C，淬火 转移时间< 6s。 时效冷却完成后，将所述钛合金表面研磨至光亮平整，最终可得到与设计性能相 一致的B改性TC4钛合金。 有益效果 本专利技术提供了一种B改性TC4钛合金的制备方法，所述方法通过SPS技术制备B改 性细化TC4钛合金组织，制得的钛合金中B的质量百分数为0. 05%?0. 2%，经强化热处理 后，所述8改性1^4钛合金的抗拉强度为115010^?125010^，延伸率为11.6%?15.2%， 在满足承力条件情况下，能够显著减轻结构件重量，相比于同等强度级别的传统钛合金，减 重可达20% ;克服了传统TC4钛合金强化热处理后塑性明显下降的缺点。 【附图说明】 图1为实施例1步骤（2)烧结后产物的微观组织。 图2为实施例1制得的B改性TC4钛合金经砂纸打磨后的微观组织。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明。 实施例1 -种B改性TC4钛合金的制备方法，所述方法步骤如下： (1)将TC4粉末与无定形B粉混合均匀得到混合粉料并旋转蒸发干燥； 其中，以混合粉料的总体质量为100%计，无定形B粉的质量百分数为0. 1% ; 所述TC4粉末为采用等离子雾化生产的球形粉末，纯度为99. 6%，其中，碳的质量 百分数为〇. 01 %，氮的质量百分数为〇. 02%且氧的质量百分数为0. 12% ;TC4粉末的粒径 % 15 μ m ~ 45 μ m ； 所述无定形B粉的纯度为99. 99%，粒径为1 μ m?2 μ m ; TC4粉末与无定形B粉采用球磨机混合，具体操作如下： 先将所述TC4粉末放入聚四氟乙烯球磨罐中，然后加入无定形B粉，得到混合粉 料；将装有混合粉料的球磨罐与同等质量的球磨罐对称平衡放置于球磨机中，设置转速为 300r/min，混合45min后混合均勻。 (2)步骤（1)制得的混合粉料放入模具中进行放电等离子烧结，初始压力为IMPa， 真空度为8Pa，升温速率为100°C /min，烧结温度为950°C，当温度升至950°C时将压力升至 50MPa保温，保温时间为5min，保温完成后卸载压力，模具温度降至150°C取出烧结后的产 物，用金相电显微镜观察，其微观组织如图1所示，微观组织照片中显示出TC4组织中出现 了晶粒的明显细化区域，说明产物塑性提高。 (3)将步骤（2)制备的产物放入预先升温至950°C的箱式电阻炉中，保温75min，保 温结束后将所述产物在6s内转移至25°C下，质量百分数为7. 5%的氢氧化钠溶液中进行淬 火处理，然后放入预先升温至550°C的箱式电阻炉中进行4h保温的时效处理，电阻炉体内 温度差< 5°C，保温结束后在空气中自然冷却，得到一种B改性TC4钛合金； 时效冷却完成后，将所述钛合金经400#金相碳化硅砂纸将表面研磨掉直到表面 光亮平整，用金相电显微镜观察，其微观组织如图2所示，微观照片中显示出所述钛合金组 织中出现了淬火马氏体组织及时效弥散相，说明所述钛合金强度提高，塑性略有下降。 对本实施例制得的钛合金进行检测，测试方法、仪器及结果如下： 依照国标GB/T228. 1-2010,采用深圳三思纵横科技股份有限公司生产的MTS电液 伺服试验机进行室温拉伸试验，测得其抗拉强度为1220MPa，延伸率为12.8%。 实施例2 -种B改性TC4钛合金的制备方法，所述方法步骤如下： (1)将TC4粉末与无定形B粉混合均匀得到混合粉料并旋转蒸发干燥； 其中，以混合粉料的总体质量为100%计，无定形B粉的质量百分数为0. 05% ; 所述TC4粉末为采用等离子雾化生产的球形粉末，纯度为99. 6%，其中，碳的质量 百分数为〇. 01 %，氮的质量百分数为〇. 02%且氧的质量百分数为0. 12% ;TC4粉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种B改性TC4钛合金的制备方法，其特征在于：步骤如下：(1)将TC4粉末与无定形B粉混合均匀得到混合粉料并干燥；以混合粉料的总体质量为100％计，无定形B粉的质量百分数为0.05％～0.2％；所述TC4粉末为采用等离子雾化生产的球形粉末，纯度≥99.6％，其中，碳的质量百分数≤0.01％，氮的质量百分数≤0.02％且氧的质量百分数≤0.12％；TC4粉末的粒径为15μm～45μm；所述无定形B粉的纯度≥99.99％，粒径为1μm～2μm；(2)将步骤(1)制得的混合粉料放入模具中，采用放电等离子烧结进行烧结；烧结的初始压力为0MPa～1MPa，真空度为8Pa～10Pa，升温速率为50℃/min～100℃/min，烧结温度为950℃，当温度升至950℃时将压力升至50MPa保温，保温时间为3min～6min；保温结束后卸载压力，待模具温度降低至100℃～150℃时得到烧结后的产物；(3)将步骤(2)制备的产物先进行固溶处理：温度为890℃～980℃，保温时间为60min～90min，保温结束后淬火；然后进行时效处理：温度为530℃～560℃，保温时间为4h～5h，保温结束后在空气中自然冷却，得到一种B改性TC4钛合金；淬火介质为质量百分数为5％～10％的氢氧化钠溶液，温度为22℃～28℃，淬火转移时间≤6s。...
【技术特征摘要】
1. 一种B改性TC4钛合金的制备方法，其特征在于：步骤如下： (1) 将TC4粉末与无定形B粉混合均匀得到混合粉料并干燥； 以混合粉料的总体质量为100%计，无定形B粉的质量百分数为0. 05%?0. 2% ; 所述TC4粉末为采用等离子雾化生产的球形粉末，纯度>99. 6%，其中，碳的质量百 分数< 0. 01%，氮的质量百分数< 0. 02%且氧的质量百分数< 0. 12% ;TC4粉末的粒径为 15 μ m ~ 45 μ m ； 所述无定形B粉的纯度彡99. 99%，粒径为1 μ m?2 μ m ; (2) 将步骤（1)制得的混合粉料放入模具中，采用放电等离子烧结进行烧结； 烧结的初始压力为OMPa?IMPa，真空度为8Pa?10Pa，升温速率为50°C /min? 100°C /min，烧结温度为950°C，当温度升至950°C时将压力升至50MPa保温，保温时间为 3min?6min ;保温结束后卸载压力，待模具温度降低至100°C?150°C时得到烧结后的产 物； (3) ...
【专利技术属性】
技术研发人员：张朝晖，王富耻，卢继方，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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