[发明专利]一种Ti-6Al-4V合金零件的制备方法

说明书

本发明将包括球形Ti‑6Al‑4V合金粉末、非球形Ti‑6Al‑4V合金粉末和催化脱脂型粘结剂的混合料在保护气氛下进行密炼，将所述密炼得到的物料制粒后得到合金喂料；对所述合金喂料依次进行注射成型和保压，得到合金零件成型坯；在保护气氛下，对所述合金零件成型坯进行脱脂，得到预烧结体；在真空条件下，对所述预烧结体进行烧结，冷却后得到Ti‑6Al‑4V合金零件。本发明提供的方法制备得到的合金零件拉伸强度可达到765MPa，抗弯强度达到1145MPa；并且能够制备复杂形状的合金零件。

技术领域

本发明属于合金零件制造领域，具体涉及一种Ti-6Al-4V合金零件的制备方法。

背景技术

Ti-6Al-4V合金具有轻质、高强、良好的抗腐蚀能力以及优良的生物相容性，其密度为4.50g/cm³，被广泛应用于医学、体育、石油化工、航空航天、冶金轻工等多个领域。目前，以Ti-6Al-4V合金为原料制备零件时，多采用熔炼、铸造或粉末冶金的工艺，熔炼和铸造工艺存在钛成分偏析、组织不均匀的缺陷，不仅影响合金的强度性能，制备得到的Ti-6Al-4V合金在制备形状复杂零件的应用中也有局限性。粉末冶金工艺制备Ti-6Al-4V合金零件时，虽然能制备得到形状复杂的零件，但所得合金零件的强度较低，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ti-6Al-4V合金零件的制备方法，本发明提供的制备方法能够制备得到形状复杂且强度较高的Ti-6Al-4V合金零件。

为实现以上目的，本发明提供了一种Ti-6Al-4V合金零件的制备方法，包括如下步骤：

(1)将包括球形Ti-6Al-4V合金粉末、非球形Ti-6Al-4V合金粉末和催化脱脂型粘结剂的混合料进行密炼，将所述密炼得到的物料制粒后得到合金喂料；所述密炼在保护气氛下进行；

(2)对所述步骤(1)得到的合金喂料依次进行注射成型和保压，得到合金零件成型坯；

(3)在保护气氛下，对所述步骤(2)得到的合金零件成型坯进行脱脂，得到预烧结体；

(4)在真空条件下，对所述步骤(3)得到的预烧结体进行烧结，冷却后得到Ti-6Al-4V合金零件。

优选地，所述步骤(1)中非球形Ti-6Al-4V合金粉末和非球形Ti-6Al-4V合金粉末的总质量与催化脱脂型粘结剂的质量比为22～25:3～4；

所述球形Ti-6Al-4V合金粉末与非球形Ti-6Al-4V合金粉末的质量比为1：1～1.3:。

优选地，所述步骤(1)中非球形Ti-6Al-4V合金粉末的粒径为45～50μm；

所述球形Ti-6Al-4V合金粉末包括球形粗粉末和球形细粉末，所述球形粗粉末的粒径为30～40μm，所述球形细粉末的粒径为20～25μm。

优选地，所述非球形Ti-6Al-4V合金粉末、球形粗粉末与球形细粉末的质量比为50～55：35～40：10～15。

优选地，所述步骤(1)中的催化脱脂型粘结剂包括聚甲醛、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡和硬脂酸；

所述聚甲醛、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡与硬脂酸的质量比为84～88：4～6：4～6：2～4：1。

优选地，所述步骤(1)中密炼的温度为180～190℃，密炼的时间为1～1.5h。

优选地，所述步骤(2)中注射成型的温度为175℃～185℃，注射成型的压力为70～85MPa，注射成型时注料速度为60～65mm/s。

优选地，所述步骤(2)中保压的压力为80～85MPa，保压的时间为5～10s。