一种超硬钛合金基体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超硬钛合金基体的制备方法，包括选取钛或钛合金坯料，将钛或钛合金坯料粉碎后进行熔炼、锻造加工得到钛合金基体，具体如下：将钛或钛合金坯料用自动混料机送到万吨油机自动压制自耗电极，用机械手运送到氩弧焊机焊接或送到真空氩弧焊机焊接电极；将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼，记录熔炼的电流，熔炼出的合格熔锭经大型机床扒皮再送到数控快锻机；采用数控快速锻造机锻造基体铸锭；超硬磨具基体的加工，采用数控激光切削五轴机床加工，或者采用数控五轴联动加工，经热处理消除应力，退火温度控制为700℃。本发明专利技术以钛合金材料取代钢合金和不锈钢基体，具有比重轻、高熔点、耐高温、耐腐蚀、无磁性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种超硬钛合金基体的制备方法
本专利技术属于金属制备
，具体涉及一种超硬钛合金基体的制备方法。
技术介绍
超硬材料砂轮是用量很大，应用领域广泛。制造金刚石砂轮和立方氮化鹏砂轮，在高速旋转，可对各种金属材料和非金属材料工件进行粗磨和精磨外圆、平面、内圆、无心磨、刃磨、螺纹磨、电解磨、磨槽、磨齿等。金刚石砂轮钛合金基体适合于任何结合剂，金属结合剂，烧结金属结合剂，电镀金属结合剂，钎焊金属结合剂组成。特别钛合金基体添加铌元素采用树脂结合剂，金刚石容易结合牢，发热量小，不易堵塞，自锐性好，对军工部件磨削，平稳，无振动。但是，由于超硬钛合金基体材料要求的特殊性以及应用领域对材料的高要求性，现有的材料还完全满足上述所有要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超硬钛合金基体的制备方法，以钛合金材料取代钢合金和不锈钢基体，具有比重轻、高熔点、耐高温、耐腐蚀、无磁性等优点。本专利技术所采用的技术方案是，一种超硬钛合金基体的制备方法，包括选取钛或钛合金坯料，将钛或钛合金坯料粉碎后进行熔炼、锻造加工得到钛合金基体。本专利技术的特点还在于，选取的钛坯料为0―1级以上品质的海绵钛，其杂质元素中氧含量所占质量百分比不大于0.09―0.10％，氢元素所占质量百分比不大于0.008―0.015％，氮元素所占质量百分比不大于0.05％，碳元素所占质量百分比不大于0.08％；所述选取的钛合金坯料中各元素所占质量百分比分别为：AI元素5％，V元素4％，Cr铬元素1％，Nb元素3％，Zr元素5％，Ti元素82％，上述元素的质量百分比之和为100％。锻造加工得到钛合金基体具体如下：将钛或钛合金坯料用自动混料机送到万吨油机自动压制自耗电极，用机械手运送到氩弧焊机焊接或送到真空氩弧焊机焊接电极；将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼，记录熔炼的电流，熔炼出的合格熔锭经大型机床扒皮再送到数控快锻机；采用数控快速锻造机锻造基体铸锭；超硬磨具基体的加工，采用数控激光切削五轴机床加工，或者采用数控五轴联动加工，经热处理消除应力，退火温度控制为700℃。数控快速锻造机锻造基体铸锭时，钛合金锻造温度为1000℃-1160℃，终段温度为850℃；变形坯料温度为960℃-1100℃，终段温度为800℃，基体成品的加热温度为800℃，终段温度为750-800℃。将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼时，坩埚直径为300毫米，焊机电流为4千安，冷却时间为1min，稳弧电流为10A，起弧电流为6.0～6.5KA，电弧电压为30～32V。将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼时，焊接真空度为5*10-2毫米汞柱，熔前真空度为10-2～1×10-3毫米汞柱，熔铸真空度为1×10-3毫米汞柱，漏气率为5×10-2毫米汞柱。将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼时，熔炼次数为2～3次。将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼时，冷却水压为3公斤/厘米，冷却时间为2h。本专利技术的有益效果是，一种超硬钛合金基体的制备方法，用钛合金材料做基体，作为钛合金基体，高环保、轻量化、智能化、比重轻、高熔点、耐高温、耐腐蚀、无磁性、又是三大轻金属之一。在使用温度为600℃时，力学性能不变、抗拉强度高、疲劳强度高、蠕变强度高。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种超硬钛合金基体的制备方法，包括选取钛或钛合金坯料，将钛或钛合金坯料粉碎后进行熔炼、锻造加工得到钛合金基体。其中，选取的钛坯料为0―1级以上品质的海绵钛，其杂质元素中氧含量所占质量百分比不大于0.09―0.10％，氢元素所占质量百分比不大于0.008―0.015％，氮元素所占质量百分比不大于0.05％，碳元素所占质量百分比不大于0.08％；所述选取的钛合金坯料中各元素所占质量百分比分别为：AI元素5％，V元素4％，Cr铬元素1％，Nb元素3％，Zr元素5％，Ti元素82％，上述元素的质量百分比之和为100％。锻造加工得到钛合金基体具体如下：将钛或钛合金坯料用自动混料机送到万吨油机自动压制自耗电极，用机械手运送到氩弧焊机焊接或送到真空氩弧焊机焊接电极；将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼，记录熔炼的电流，熔炼出的合格熔锭经大型机床扒皮再送到数控快锻机；采用数控快速锻造机锻造基体铸锭；超硬磨具基体的加工，采用数控激光切削五轴机床加工，或者采用数控五轴联动加工，经热处理消除应力，退火温度控制为700℃。数控快速锻造机锻造基体铸锭时，钛合金锻造温度为1000℃-1160℃，终段温度为850℃；变形坯料温度为960℃-1100℃，终段温度为800℃，基体成品的加热温度为800℃，终段温度为750-800℃。将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼时，坩埚直径为300毫米，焊机电流为4千安，冷却时间为1min，稳弧电流为10A，起弧电流为6.0～6.5KA，电弧电压为30～32V。将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼时，焊接真空度为5*10-2毫米汞柱，熔前真空度为10-2～1×10-3毫米汞柱，熔铸真空度为1×10-3毫米汞柱，漏气率为5×10-2毫米汞柱。将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼时，熔炼次数为2～3次。将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼时，冷却水压为3公斤/厘米，冷却时间为2h。本专利技术中，铝(AI)属于α稳定元素，主要防脆化作用，主要是起固溶强化作用。铌(Nb)元素无限固溶强化作用，提高塑性和韧性。在磨具使用温度为650―700℃，长期使用提高强度、硬度、金刚石、结合牢固。锆(Zr)元素属于中性元素，有强化作用，有防辐射作用，有突出核性能抗耐腐蚀作用。磨具被广泛应用到核工业。目前，钛及钛合金材料熔铸基本上是在真空或者惰性气氛下水冷坩埚内熔炼的，一般简称真空熔炼。真空熔炼的主要优点是：1、防止了来自大气中的氧、碳、氢等有害气体对金属材料的污染。2、消除了非金属耐火材料，对金属的污染。3、为金属材料的提纯提供了有利的热力学和动力学条件。4、顺序凝固的熔铸方式，有利于不挥发的不溶杂质上浮，并能改善注定组织。5、熔炼在兼做锭模的坩埚内进行，便于采用热风封顶方式补缩，减少冒口切除率。加工合格的基体经动平衡机和静平衡测试合格包装。超硬磨具基体，样品供给德国肖克公司磨削汽车曲轴，使用成功受到德国肖克公司专家好评，专利技术的钛、铌合金基体主要供给磨料磨具行业。超硬磨具基体在行业内也受到一致好评。采用钛合金材料制造金刚石砂轮钛合金基体和立方氮化硼砂轮钛合金基体。专利技术钛合金材料取代钢合金和不锈钢基体。钛合金基体砂轮在高速旋转磨削是为了解决动平衡失调问题。达到了高速度、高质量、高速率、高效率、高精度、高锋利、高环保、振动小、无噪音、无磁性、轻量化、等一系列问题。钛和钛合金具有许多优异特性。具体来说，钛及钛合金有十大特性，和三大特殊功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超硬钛合金基体的制备方法，其特征在于，包括选取钛或钛合金坯料，将钛或钛合金坯料粉碎后进行熔炼、锻造加工得到钛合金基体。/n

【技术特征摘要】
1.一种超硬钛合金基体的制备方法，其特征在于，包括选取钛或钛合金坯料，将钛或钛合金坯料粉碎后进行熔炼、锻造加工得到钛合金基体。


2.根据权利要求1所述的一种超硬钛合金基体的制备方法，其特征在于，所述选取的钛坯料为0―1级以上品质的海绵钛，其杂质元素中氧含量所占质量百分比不大于0.09―0.10％，氢元素所占质量百分比不大于0.008―0.015％，氮元素所占质量百分比不大于0.05％，碳元素所占质量百分比不大于0.08％；
所述选取的钛合金坯料中各元素所占质量百分比分别为：AI元素5％，V元素4％，Cr铬元素1％，Nb元素3％，Zr元素5％，Ti元素82％，上述元素的质量百分比之和为100％。


3.根据权利要求2所述的一种超硬钛合金基体的制备方法，其特征在于，所述锻造加工得到钛合金基体具体如下：
将钛或钛合金坯料用自动混料机送到万吨油机自动压制自耗电极，用机械手运送到氩弧焊机焊接或送到真空氩弧焊机焊接电极；
将焊接的自耗电极采用真空自耗电弧熔炼，记录熔炼的电流，熔炼出的合格熔锭经大型机床扒皮再送到数控快锻机；
采用数控快速锻造机锻造基体铸锭；
超硬磨具基体的加工，采用数控激光切削五轴机床加工，或者采用数控五轴联动加工，经热处理消除应力，退火温度控制为700℃。
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【专利技术属性】
技术研发人员：翟丽君，郭永喜，李享，
申请(专利权)人：宝鸡市三立有色金属有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61