[发明专利]一种高致密度钛制品的活化烧结制备方法

说明书

本发明提供一种高致密度钛制品的活化烧结制备方法，属于粉末冶金技术领域。该方法首先采用流化床气流磨对钛粉进行粉体改性处理；然后通过流化工艺调节分选轮频率获得不同粒径范围的高活性钛粉；将获得的不同粒径钛粉进行模压成形；采用真空钨丝炉或高真空钼丝炉进行高真空烧结，得到高致密度钛烧结制品。通过流化‑气流分级技术可获得粒径分布窄、粉末粒径可调、比表面积大、氧含量低的高活性钛粉；与未进行粉体改性处理，直接模压烧结的钛制件相比，活化处理的钛粉烧结件具有尺寸收缩性小、致密度高、抗拉强度高、塑性较好、组织均匀、晶粒细小等特点；活化处理的钛粉烧结过程中具有烧结速率高，保温时间短即可达到较高致密度。

技术领域

本发明涉及一种高致密度纯钛制品的活化烧结方法，具体涉及通过流化-气流分级技术制备粒径窄、比表面积大、氧含量低、活性高的钛粉，采用该粉末可在短时间内实现钛制品的活化烧结，达到快速致密化的目的。本发明属于粉末冶金技术领域，是一种高致密度钛制品的活化烧结制备方法。

背景技术

金属钛具有密度低、耐腐蚀优良、比强度高、生物相容性优异等优点，广泛应用于航空航天、生物医用、石油化工、能源动力等高技术领域。由于钛的活性较高，在空气中极易氧化，形成致密的氧化膜，该氧化膜在钛粉表面富集，不仅损害烧结件的力学性能，也会对尺寸精度造成影响。另外，由于钛的熔点较高(1600℃以上)，因此烧结致密化所需的烧结温度较高，烧结时间较长，导致晶粒长大，且容易被氧化，最终严重影响烧结制品的力学性能。目前，为了提高钛粉烧结致密化程度，通常采用高温(比如1300℃以上)和长时间烧结。但是，该工艺对设备的要求较高，烧结工序时间长，并且生产成本高，能耗过大。采用流化-气流分级技术制备具有高表面活性、均匀细小、粒径分布窄的钛粉，在相对较低的烧结温度和较短的烧结时间内，获得高尺寸精度、高致密度、晶粒均匀细小的纯钛烧结制品，是一种提高产品质量，节约能源，降低成本的纯钛制件制备方法。

发明内容

本发明提供了一种低成本短流程高致密度钛制品的活化烧结方法。通过流化-气流分级技术可获得粒径分布窄、粉末粒径可调、比表面积大、氧含量低的高活性钛粉；与未进行粉体改性处理，直接模压烧结的钛制件相比，活化处理的钛粉烧结件具有尺寸收缩性小、致密度高、抗拉强度高、塑性较好、组织均匀、晶粒细小等特点；活化处理的钛粉烧结过程中具有烧结速率高，保温时间短即可达到较高致密度(98％)。

一种高致密度纯钛制品的活化烧结方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)称取市售钛粉，通过采用流化床气流磨对其进行粉体改性处理；

(2)通过流化工艺调节分选轮频率获得不同粒径的高活性钛粉；

(3)将获得的不同粒径钛粉进行模压成形；

(4)采用真空钨丝炉或高真空钼丝炉在最高温度1100℃-1200℃进行高真空烧结，保温1h-2h，得到致密度在98％以上的高致密度钛烧结制品。

进一步地，步骤(1)中所述市售钛粉为不规则形貌、近球形或球形粉末中的一种或多种。进一步地，步骤(1)中所述流化床气流磨为扁平式气流磨、对喷式气流磨等中的一种或多种，优选对喷式气流磨。

进一步地，步骤(1)中，所述粉体活化改性处理包括：流化床气流磨破碎、研磨、分散、整形工艺。

进一步地，步骤(1)中所述流化床气流磨破碎、研磨、整形工艺所用气体为氮气、氩气、氦气、氮氩混合气等中的一种或多种，所用研磨气压为0.1MPa-10MPa之间，气流磨时间为1min-20min。

进一步地，步骤(2)中所述不同粒径的高活性钛粉通过调节分选轮频率实现收集，分选轮频率为0-60Hz，根据分选轮频率不同可得到平均粒径为1～50μm的高活性钛粉。

进一步地，步骤(2)中所述高活性钛粉粉末表面无明显棱角，氧含量不高于2000ppm，比表面积为160-240m²/kg之间。