[发明专利]一种钛基制件及其热等静压制备方法

说明书

一种钛基制件及其热等静压制备方法，该钛基制件采用热等静压制备，该方法包括：对热等静压用的金属包套预处理；采用氩弧焊机将金属包套的上端盖、下端盖及抽气管与筒体封焊，检查焊缝处是否有缺陷，并进行气密性检查；采用振动法向气密性良好的金属包套内装入筛分干燥后得到的近球形钛合金粉末，充分振动以确保金属包套内填实；采用包套热除气系统对金属包套进行抽真空处理，并利用液压钳配合氩弧焊对金属包套的抽真空管进行封焊；将抽真空并封焊的金属包套放入热等静压炉中，升温升压至设定温度和压力，保温保压设定时间；以及卸压并炉冷至200℃以下，自金属包套内取出制件，得到钛基制件成品。本发明工艺简单、周期短、材料利用率高、制件精度高。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备技术，特别是一种基于低成本钛基粉末的高性能钛基制件及其热等静压制备方法。

背景技术

现有技术中部分作为主要承力部件的壳体，不仅呈现深腔薄壁复杂结构，而且实际工作中面临高载荷、高速等恶劣条件，需经受循环变载荷等复杂承载的考验，这对制件的可靠性提出了非常高的要求，给相应的构件成形带来极大困难和挑战。现有技术钛合金壳体多采用熔模铸造或段板/锻件拼接或铆焊连接制造方法，但是熔模铸造合金制件组织粗大、冶金缺陷难以控制，导致制件性能偏低，此外，对于非加工面，尺寸精度0.3mm的控制极限难以突破；多段卷板/锻坯加工及拼焊/铆接成形方法又存在整体刚性不足、尺寸精度较低、表面平整性差及焊缝部位质量控制难等问题，越来越难以满足应用需要。

粉末热等静压近净成形(Near-net-shape hot-isostatic-pressing，NNS-HIP)技术因工艺过程相对简单，工艺周期短，材料利用率高，可实现薄壁复杂钛构件的整体制造，且成形制件组织均匀细小，性能可达到甚至超过锻件水平等一系列优点，逐渐发展成为制备高性能与高精度一体化的深腔筒体复杂构件的重要工艺。而高品质球形粉末原料是钛粉末热等静压技术的基础，是决定其制件成本与性能的关键。目前，以惰性气体雾化法(GA)及等离子旋转电极法(PREP)制备的球形粉末因具有良好的流动性与高的纯净度，能确保工艺可靠运行以及制件质量，成为NNS-HIP技术的关键原料。然而，雾化球形钛粉的价格异常昂贵，虽然几十年来业内一直致力于开发球形钛粉末低成本、规模化生产工艺，但是包括气雾化在内的球形粉末制备技术的成本控制已接近极限，难以适应当前热等静压技术飞速发展的需求，成为制约该领域技术进步和广泛应用的“瓶颈”。故开发适用于热等静压技术的低成本高性能钛粉，并实现热等静压用粉末原料的低成本化，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种钛基制件及其热等静压制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种钛基制件的热等静压制备方法，其中，包括如下步骤：

S100、将热等静压用的金属包套在酒精中超声清洗，去除表面灰尘及油污，并对清洗后的金属包套进行干燥处理；

S200、采用氩弧焊机将金属包套的上端盖、下端盖及抽气管与筒体封焊，检查焊缝处是否有缺陷，并利用氦气检漏仪进行气密性检查；

S300、采用振动法向气密性良好的所述金属包套内装入筛分干燥后得到的近球形钛合金粉末，充分振动以确保所述金属包套内填实；

S400、采用包套热除气系统对所述金属包套进行抽真空处理，并利用液压钳配合氩弧焊对所述金属包套的抽真空管进行封焊；

S500、将抽真空并封焊的所述金属包套放入热等静压炉中，升温升压至设定温度和设定压力，保温保压设定时间；以及

S600、卸压并炉冷至200℃以下，自所述金属包套内取出制件，得到钛基制件成品。

上述的钛基制件的热等静压制备方法，其中，还包括如下步骤：

S700、测试所述钛基制件的致密度、抗拉强度和延伸率。