[发明专利]通过旋锻形变提高钒铬钛合金综合力学性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金法制备的合金采用形变处理提升力学性能的方法，特别是涉及一种通过旋锻形变处理技术提高粉末冶金钒铬钛合金综合力学性能的方法。

背景技术

钒合金具有低的辐照活化性、优良的机械性能、高的热传导率、优良的抗辐照肿胀性、低热膨胀性、高蠕变强度，可以承受比不锈钢高4~7倍的热负荷等优点，越来越多的应用于航空、国防、核聚变和高温环境等领域。

二十世纪六十年代美国率先启动了钒合金的基础研究工作，主要研究机构有阿贡国家实验室和橡树岭国家实验室；至八十年代后期美国将钒铬钛合金体系的三元合金作为重点研究对象；进入九十年代，在国际热核实验堆（ITER）国际合作项目的推动下，越来越多的国家和研究机构意识到钒铬钛合金体系的重要性，也启动了钒铬钛三元合金的研究。随着对聚变反应堆用材料的深入研究，美国、俄罗斯、欧盟和日本对钒基合金进行了大量系统的研究工作，而我国对钒钒铬钛合金的研究只是近十年才开始。作为聚变用结构材料钒铬钛合金应具有良好的抗辐照膨胀和尺寸稳定性能、良好的室温和高温力学性能、安全性和环境特性，与氚增殖剂、冷却剂、中子倍增材料和面向等离子材料具有良好的兼容性等。

钒铬钛合金的热加工变形抗力大，塑性低，在锻造和轧制过程中容易产生裂纹和破碎等缺陷。为能够得到性能优异的钒铬钛合金材料，必须对其进行热压力加工来改善组织细化晶粒，以提高其加工性能和力学性能，从而满足实际应用的要求。

目前，国内外普遍采用真空自耗电弧熔炼的方法制备钒铬钛合金，而采用粉末冶金成型的方法鲜有报导。采用粉末冶金成型的方法制备的钒铬钛合金经冷等静压、烧结和热等静压处理后其综合力学性能低，达不到聚变用结构材料的使用性能要求。

发明内容

本发明的目的是解决现有粉末冶金法制备的钒铬钛合金力学性能低的问题，提供一种通过旋锻形变提高钒铬钛合金综合力学性能的方法，通过采用不锈钢包套封装粉末冶金法制备的钒铬钛合金进行热等静压致密化处理，获得钒铬钛合金旋锻预制坯，采用旋锻形变处理钒铬钛合金，并进一步采用真空退火提升钒铬钛合金的力学性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：通过旋锻形变提高钒铬钛合金综合力学性能的方法，包括下列步骤：

a、钒铬钛合金旋锻预制坯制备：将粒度为10μm-40μm钒、铬、钛细粉，按照质量比88-92:4-6:4-6在低湿低氧手套箱中配比为混合料，并经软膜工装装料、冷除气，再经冷等静压处理，然后采用真空烧结，再采用不锈钢包套封装，再进行1200℃/150MPa热等静压处理，传压介质为氩气，得到钒铬钛合金旋锻形变处理预制坯；

b、钒铬钛合金旋锻形变处理：将步骤a中热等静压后得到的旋锻形变处理预制坯经加热炉加热后采用旋锻设备进行旋锻形变处理，钒铬钛合金旋锻形变处理的加热温度控制在1050℃-1200℃，旋锻形变变形量控制在30%-45%，钒铬钛合金经旋锻形变处理后进行真空退火处理。

在上述技术方案中，所述步骤a中冷等静压处理的条件为200MPa/30min，然后采用1500℃/2h真空烧结，再用不锈钢包套封装。

在上述技术方案中，所述步骤a中热等静压处理过程中传压介质为氩气。

在上述技术方案中，所述步骤b中退火处理的温度为950℃-1100℃。

本发明能提高经粉末冶金法制备的钒铬钛合金的综合力学性能，其抗拉强度σ_b达到444MPa-542MPa，屈服强度σ_0.2达到309Mpa-434MPa，伸长率δ和断面收缩率Ψ约为14%-35%和24%-61%。

从上述本发明的各项技术特征可以看出，其优点是：本发明将钒、铬、钛细粉采用粉末冶金方法制备钒铬钛合金，并经包套封装和热等静压处理之后获得旋锻形变处理预制坯，再进行旋锻形变处理，旋锻形变处理过程中合理控制加热温度和变形量，获得力学性能优越的钒铬钛合金。在保证了钒铬钛合金旋锻形变过程中不增加氧、氮含量的同时，通过控制旋锻加热温度、变形量及真空退火温度提升钒铬钛合金力学性能。该技术方法工艺简单，操作方便，制造成本低，适合粉末冶金法制备的棒状形钒铬钛合金的旋锻加工。 

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1是本发明处理工艺流程图。

具体实施方式

    下面结合附图通过实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

该实施例中，我们采用下列工艺步骤：