[发明专利]一种低成本高强度Ti-Al-V-Fe合金材料的制备方法

权利要求书

1.一种低成本高强度Ti-Al-V-Fe合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、配料：

称取海绵钛粉末、钒铁粉末、纯铁粉末和纯铝粉末，混合得到合金粉末，按重量百分比计，合金粉末中铝、钒、铁的质量含量分别为1～2％、8～10％、5～6％，余量为钛元素；

S2、球磨：

将S1所得合金粉末在行星式球磨机中充分混合球磨，所述球磨在真空条件下进行，球磨转速为400～600r/min，球磨时间为3～5h，球磨所采用的的球料比为8～12:1；

S3、干燥：

将S2充分混合球磨后的合金粉末放置于真空干燥机中进行干燥，干燥温度为70～100℃，干燥时间为8～15h；

S4、烧结：

将S3干燥后的合金粉末放入石墨模具中，采用放电等离子烧结法进行烧结，所述烧结的升温过程为：以100℃/min升到1000℃，再以50℃/min升到T-50℃，所述T为设定烧结温度，最后以25℃/min升到T，然后进行保温烧结，得到圆柱试样；

S5、后处理：

对S4所得圆柱试样进行清洗、干燥；

S6、取样检测：

采用线切割机取样，对S5后处理所得圆柱试样性能进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Ti-Al-V-Fe合金材料的制备方法，其特征在于，所述合金粉末中，铝、钒、铁的质量含量分别为1％、8％、5％，余量为钛元素。

3.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Ti-Al-V-Fe合金材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述海绵钛粉末纯度为99.9％，粒径为-300目，所述钒铁粉末为FeV80粉末，纯度为99.9％，粒径为-150-600目，所述铁粉末纯度为99.9％，粒径为-300目，所述铝粉纯度为99.9％，粒径为-300目。

4.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Ti-Al-V-Fe合金材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，干燥前，向合金粉末中加入相对于合金粉末重量5％的无水乙醇。

5.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Ti-Al-V-Fe合金材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，在所述石墨模具内壁以及上下冲模表面涂抹脱模剂氮化硼，将石墨纸碾压至0.1±0.02mm厚，紧贴石墨模具内壁，上、下冲模各垫2层石墨纸，合金粉末置于石墨模具上、下冲模之间。

6.根据权利要求5所述的一种低成本高强度Ti-Al-V-Fe合金材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，在所述石墨模具内壁以及上下冲模表面涂抹脱模剂氮化硼之前，先在石墨模具表面喷涂增强涂层，按质量百分比计，所述增强涂层的材料组成为：纳米锆酸钆粉末5～30wt％、氮化钒铁粉8～20wt％，余为氮化硅粉末，采用真空等离子喷涂技术将上述粉末喷涂在石墨模具表面。

7.根据权利要求6所述的一种低成本高强度Ti-Al-V-Fe合金材料的制备方法，其特征在于，所述真空等离子喷涂方法为：先将真空等离子喷涂设备的真空喷涂室抽真空至1^-10Pa，再充入惰性气体使所述真空喷涂室内压力达1.2×10³～10⁴Pa，其中，惰性气体的流量为100～120L/min，然后开始进行真空等离子喷涂，真空等离子喷涂设备的电弧电压为80～120V，电弧电流为1000～1100A，送粉速度为80～120g/min，喷涂距离为150～180mm。

8.根据权利要求1所述的一种低成本高强度Ti-Al-V-Fe合金材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述保温烧结参数为：烧结压力为28～33MPa，所述设定烧结温度为1150～1350℃，保温时间为5～30min。