[发明专利]一种Ti-15V-10AI合金

说明书

为了改善钛合金的硬度、耐磨性，设计了一种Ti‑15V‑10AI合金。采用Ti粉、Al粉和V粉为原料，所制得的Ti‑15V‑10AI合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。其中，粉末冶金法成功制备出Ti‑15V‑10Al合金的最佳烧结温度为1250℃。所制备的Ti‑15V‑10Al合金由Ti3Al基体相和Ti0.8V0.2相组成，随着温度的升高，Ti0.8V0.2相呈现先细化后又粗化的趋势，而总含量逐渐增加。随温度的升高，合金的密度逐渐增加，而显微硬度先增加后减小，在1250℃时达到峰值500HV。本发明能够为制备高性能的Ti‑15V‑10AI合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种Ti-15V-10AI合金。

背景技术

粉末冶金相关企业主要是适用于汽车行业、装备制造业、金属行业、航空航天、军事工业、仪器仪表、五金工具、电子家电等领域的零配件生产和研究，相关原料、辅料生产，各类粉末制备设备、烧结设备制造。产品包括轴承、齿轮、硬质合金刀具、模具、摩擦制品等等。军工企业中，重型的武器装备如穿甲弹，鱼雷等，飞机坦克等刹车副均需采用粉末冶金技术生产。粉末冶金汽车零件近年来已成为为中国粉末冶金行业最大的市场，约50%的汽车零部件为粉末冶金零部件。

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。

发明内容

本发明的目的是为了改善钛合金的硬度、耐磨性，设计了一种Ti-15V-10AI合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

Ti-15V-10AI合金的制备原料包括：粒径为100目，纯度≥99.9%的Ti粉、粒径为100目，纯度≥99.9%的Al粉，粒径为80目，纯度≥99.9%的V粉。

Ti-15V-10AI合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球料比为8:1，球磨时间为16h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加至万能试验机中进行压制成形，将其压制成直径为50mm，高度为4mm的试样，压制压力为150MPa。将制好的压坯置于石墨舟皿上，放入脱蜡-低压烧结一体炉中进行烧结，烧结温度为1250℃，保温时间为60min。当炉内温度达到烧结温度后充入氩气进行低压处理以减少Ni的损失和降低孔隙率，低压压力为1MPa，保压60min。

Ti-15V-10AI合金的检测步骤为：密度采用阿基米德排水法测定，显微组织采用Leica金相显微镜观察，拉伸试验采用万能电子拉伸试验机测定，拉伸断口形貌采用Siri200场发射扫描电镜观察，化学组成采用能谱仪分析，显微硬度采用HX1000显微硬度计测试。

所述的Ti-15V-10AI合金，粉末冶金法成功制备出Ti-15V-10Al合金的最佳烧结温度为1250℃。

所述的Ti-15V-10AI合金，所制备的Ti-15V-10Al合金由Ti3Al基体相和Ti0.8V0.2相组成，随着温度的升高，Ti0.8V0.2相呈现先细化后又粗化的趋势，而总含量逐渐增加。

所述的Ti-15V-10AI合金，随温度的升高，合金的密度逐渐增加，而显微硬度先增加后减小，在1250℃时达到峰值500HV。

本发明的有益效果是：

采用Ti粉、Al粉和V粉为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的Ti-15V-10AI合金。其中，制备出Ti-15V-10Al合金的最佳烧结温度为1250℃，随着温度的升高，合金的晶粒逐渐细化，合金的密度逐渐增加。所制得的Ti-15V-10AI合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的Ti-15V-10AI合金提供一种新的生产工艺。