[发明专利]一种粉末注射成形钛合金协同分步烧结方法

说明书

本发明涉及一种粉末注射成形钛及钛合金的烧结方法，具体包括：步骤1、制备钛及钛合金注射坯；步骤2、根据制备的零件形状设计支撑形状，并使用合金模具钢制作支撑用模具；步骤3、使用钛合金喂料制备烧结支撑注射坯；步骤4、根据制备的零件形状，使用合金模具钢制作零件用模具等步骤。本发明所述方法的优越效果主要在于通过上述设计的协同分步烧结方法，采用将现有技术常用的陶瓷支撑换成与结构件材质相同的支撑，其形状根据零件形状设计，即用钛合金喂料制备支撑注射坯，然后与零件注射坯一起脱脂和烧结，这样保证了在烧结过程中零件与支撑注射坯的同步收缩，达到预防变形的目的。

技术领域

本发明涉及钛及钛合金结构件的制备技术领域，具体而言，涉及钛及钛合金结构件的烧结成型方法。

背景技术

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，主要是用于研发航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。钛及钛合金又因其耐腐蚀性强、生物相容性优异等优点，被广泛应用于医药、电子等领域。但是，钛及钛合金的机加工性能差，难以切削，这极大限制了复杂型状的结构件的生产。

金属粉末注射成型(MIM)作为一种近净成型技术，材料利用率高，节省了加工费用，能够大批量制备几何型状复杂的产品。因此，MIM钛及钛合金就解决了上述问题，且性能优异。但由于MIM钛及钛合金主要还是适用于重量在30-50g之间的结构件，加上本身钛及钛合金粉末具有良好的球形度，这就造成了烧结过程中极易变形，且在大型复杂结构的结构件中就表现得更为严重。

在现有公开的专利技术中，例如中国发明专利申请公布号CN113333753A公开了一种粉末注射成型钛合金的烧结方法，所述方法包括：将钛合金注塑坯放入脱脂炉，向脱脂炉中加入草酸并通入氩气，脱脂温度140℃进行脱脂，得到脱脂件；取脱脂件放入高真空金属炉，向高真空金属炉通入氩气，从室温升温至600℃进行负压脱脂；然后进行真空烧结，以5℃/min的速率从600℃升温至900℃，持续60min；最后以50L/min的流量继续向高真空金属炉通入氩气，保持氩气压力50KPa，以3℃/min的速率从900℃升温至1200℃，保温180min；冷却后即得。本发明脱脂和烧结过程中使用惰性气体进行保护，通过间断的真空及分压烧结，从而在烧结完成后获得高性能的钛合金工件。

又例如，中国发明专利申请号CN202010980269.6公开了一种多功能钛合金、制备方法及其应用，包括的步骤：步骤a、根据多功能钛合金β稳定性范围确定合金成分，使合金能发生应力诱导的β→α′马氏体相变，根据合金成分熔炼制备得到钛合金。所述钛合金的稳定性由电子参数和钼当量确定，其中，价电子浓度e/a范围为4.08～4.15、取值的范围为2.80～2.83、取值的范围为2.41～2.46，钼当量低于6.5。合金成分包括：2～20wt％的Nb、3～8wt％的Zr、2～6wt％的Sn、0.5～3wt％的Fe、0.1～0.7wt％的O和余量的Ti；步骤b、将所述钛合金在α+β两相区进行热变形细化晶粒；并将热变形后的所述钛合金进行退火热处理；步骤c、将退火热处理后的所述钛合金进行预变形，得到所述多功能钛合金。

又如，中国发明专利申请号CN202010287452.8公开了一种Ti-1300F新型高强高韧钛合金的制备方法，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：步骤一：按重量百分比对各组分进行称重，并均匀混合后压制成电极；步骤二：对步骤一所制得的电极进行熔炼，制成铸锭；步骤三：对步骤二所制得的铸锭进行高温均质化处理；步骤四：对步骤三所制得的铸锭进行β单相区和α+β两相区锻造，累计变形量大于80％后，制成棒材；步骤五：对步骤四所制得的棒材进行热处理。