以鈦合金碎屑和鈦合金鑄錠為原料，通過粉末法提供品質優異的鈦合金粉、鈦合金材料及其制造方法。該制造方法包括：將鈦合金原料氫化制成氫化鈦合金，通過粉碎·篩分、脫氫化得到鈦合金粉，在其中添加銅粉、鉻粉或鐵粉的一種或兩種以上獲得鈦合金復合粉，通過CIP處理后進行HIP處理、或將鈦合金復合粉封入包套后進行HIP處理，由此獲得致密化的鈦合金材料。此外，通過該制造方法得到的鈦合金復合粉和鈦合金材料。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本申請專利技術涉及，特別涉及機械特性優異的鈦合金材料及其制法。
技術介紹
鈦合金、特別是Ti 6A1 4V合金作為航空器用從很久以前就為人所知。該鈦合金通過真空電弧熔煉法或者電子束熔煉法制造。真空電弧熔煉法是在鈦材料中僅配合適當量的Al V母合金后，進行壓制成型，形成胚塊，然后將前述胚塊相互接合制為熔解用電極，將該熔解用電極安裝至真空電弧熔煉爐中，在真空中進行熔解，從而制造合金鑄錠的方法。與此相對，電子束熔煉法是將包含鈦材料和Al V母合金的熔解原料供給至爐床中并照射電子束使其熔解，使該熔融金屬流入設置于下游的鑄模中制造合金鑄錠的方法。然而，對于利用這些熔煉法的鈦合金的熔制方法，由于鑄錠從下方到上方依次逐漸凝固，因而需要解決合金成分在鑄錠的下方和上方不均勻的所謂成分偏析的問題。由于該偏析，難以使合金成分、第三添加成分為高濃度。此外，電子束熔煉法中，低熔點成分從爐床揮發，具有引起熔融金屬的經時性成分變化的問題。相對于上述熔煉法，使用了粉末原料的合金采用的是對均勻混合而得的合金粉末原料進行加壓成型的方法，與從鑄錠的下方到上方依次逐漸凝固的熔煉法相比，從偏析的觀點出發，壓倒性地有利。此外，由于不經由熔融金屬，因而也不會產生低熔點成分揮發的問題。由此，與熔煉法相比，利用粉末法的鈦合金的制法具有各種優點。然而，粉末法中使用的鈦合金粉的加工性或成型性差，結果存在難以提高燒結密度的其他問題。特別是對于Ti 6A1 4V合金，塑性形變能力小，因此利用粉末法的通常方法中，燒結密度難以提高是已知的(例如，參照專利文獻I)。因此,通常的粉末通過以冷等靜壓(Cold Isostatic Press、以下簡稱為CIP)熱等靜壓(Hot Isostatic Press、以下簡稱為HIP)處理為代表的燒結法來制造致密的鈦合金材料。然而，即使在進行了利用前述CIP處理和HIP處理的燒結處理的情況下，有時也會產生殘留空孔，無法提高所制造的鈦合金材料的燒結密度。關于這一點，已知通過例如在前述合金粉中添加作為第三成分的B、Mo、W、Ta、Zr、Nb或Hf，經CIP處理和HIP處理的合金材料的強度、韌性有時得到改善(例如，參照專利文獻2)。然而，前述專利文獻2中公開的燒結后的鈦合金中的殘留空孔的上限規定為50 μ m以下，對于與現狀相比要求更高強度的材料，理想的是更微細的空孔或實質上無空孔的致密的合金。現有技術文獻 專利文獻專利文獻I :日本特公平02 050172號公報專利文獻2 :日本特開平5 009630號公報。
技術實現思路
專利技術要解決的技術問題 本申請專利技術的目的在于，以鈦合金碎屑或鈦合金鑄錠為原料，通過粉末法，提供品質優異的鈦合金粉、鈦合金材料及其制造方法。 用于解決技術問題的方法 基于所述情況，對前述課題進行了深入研究，結果得到如下見解通過以前述鈦合金碎屑或鈦合金鑄錠為原料，將其氫化制成氫化鈦合金后，將其脫氫，由此制成鈦合金粉，進一步配合銅粉、鉻粉或鐵粉，可以制造組成均勻的鈦合金復合粉，從而完成了本申請專利技術。此外，還得到如下見解將配合了銅粉、鉻粉或鐵粉的鈦合金復合粉通過CIP處理后進行HIP處理的方法、或將鈦合金復合粉封入包套進行HIP處理的方法，可以將相對于理論密度的表觀密度致密化到99%以上，從而完成了本申請專利技術。S卩，本申請專利技術所述的鈦合金復合粉是在鈦合金粉中配合選自銅粉、鉻粉或鐵粉中的至少I種金屬粉而成的鈦合金復合粉，其特征在于，配合的金屬粉為I種時，其配合量為I 10wt%，s 2種以上時，其配合量為I 20wt%。優選的方式是，構成本申請專利技術所述的鈦合金復合粉的鈦合金粉含有鋁和釩，或者除了鋁和釩還含有鋯、錫、鑰、鐵、鉻中的至少I種或2種以上。優選的方式是，本申請專利技術所述的鈦合金復合粉中使用的銅粉、鉻粉或鐵粉的任一者的平均粒度在I 300 μ m的范圍。本申請專利技術所述的鈦合金復合粉的制造方法的特征在于，用于該方法中的鈦合金粉是將鈦合金原料氫化所得的氫化鈦合金粉脫氫制成鈦合金粉后，配合銅粉、鉻粉或鐵粉中的I種以上而得到的。本申請專利技術所述的鈦合金材料的制造方法的特征在于，將鈦合金復合粉通過在CIP處理后進行HIP處理的方法、或將鈦合金復合粉封入包套進行HIP處理的方法進行致密化。本申請專利技術所述的鈦合金材料的特征在于，作為鈦合金材料的原料的鈦合金粉是以鈦合金復合粉為原料，所述鈦合金復合粉是將鈦合金原料氫化所得的氫化鈦合金粉脫氫制成鈦合金粉后，配合銅粉、鉻粉或鐵粉中的I種以上而得到的。優選的方式是，通過前述方法制造的鈦合金材料的真密度為理論密度的99%以上。專利技術效果 以上，本申請專利技術所述的鈦合金材料由于不經過熔解和凝固，因而不產生銅、鉻或鐵的偏析，結果實現可添加熔煉法難以使其分散或固溶的高濃度的銅、鉻或鐵的效果。此外還實現如下其它不同效果由于鈦合金粉末與銅粉、鉻粉或鐵粉的反應發生在致密化工序中，因而混合階段不需要機械合金化等特殊的方式。附圖說明是表示本申請專利技術的鈦合金材料的制造工序的框圖。是氫化脫氫化工序中制造的Ti6A1 4V合金粉末的SEM照片。是在鈦合金粉中添加銅粉而得到的鈦合金復合粉末的SEM照片。是含有5%Cu的Ti 6A1 4V合金材料的寬度方向上的EPMA分析結果O具體實施例方式以下，參照附圖的同時對本申請專利技術的最佳實施方式進行說明。圖I表示本申請專利技術所述鈦合金材料的制造中所述的優選方式。對于本申請專利技術 所述的鈦合金原料，可以另外制造具有期望成分的母合金粉，并將純鈦粉與該母合金粉進行混合來使用，但由于母合金粉價格高，故從削減成本的觀點出發，優選以鈦合金切割粉、鈦合金鍛造片、或者鈦合金棒的端材等原本就具有所期望的成分的合金碎屑或鈦合金鑄錠作為原料來使用。這些鈦合金碎屑或鈦合金鑄錠(以下，有時簡稱為“鈦合金原料”)優選預先整形為規定的長度或大小，進行尺寸調整。例如，合金切割粉的情況下，優選預先將其切斷成IOOmm以下的長度。通過預先切斷成如前所述的長度，實現可以高效地進行后續工序的氫化工序的效果。此外，對于鍛造片那樣的塊狀合金碎屑而言，只要是能放入氫化爐程度的大小，特別是預先處理的大小就沒有問題。合金原料為鈦合金鑄錠的情況下，優選制成切割粉。如前述那樣進行處理經調整的鈦合金原料被供給至氫氣氛下的氫化處理工序。氫化處理優選在500 650°C的溫度范圍進行。由于合金原料的氫化處理反應為放熱反應，因而伴隨氫化反應的進行，不需要利用加熱爐的升溫操作，可以自發地進行氫化反應。經氫化處理的鈦合金原料(以下，有時簡稱為“氫化鈦合金”)優選冷卻至室溫后，在氬氣等惰性氣氛下粉碎篩分至規定的粒度。通過進行前述氫化鈦合金粉的粉碎和篩分處理，實現如下效果可以通過在后續工序中進行的CIP處理后進行HIP處理的方法、或將鈦合金復合粉封入包套后進行HIP處理的方法而有效地進行鈦合金復合粉的致密化工序。接著，經粉碎篩分成粉末狀的氫化鈦合金粉優選在保持為減壓氣氛的氣氛中進行加熱處理至高溫范圍。脫氫處理溫度優選在500°C 800°C的溫度范圍進行。與前述的氫化處理反應不同，脫氫反應為吸熱反應，因而需要進行加熱操作直到來自氫化鈦合金粉的氫不在產生。通過前述操作，可以得到本申請專利技術所述的鈦合金粉。本申請專利技術所述的鈦合金粉優選預先整粒為I本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：葉野治，高取英男，菅原智，
申請(專利權)人：東邦鈦株式會社，
類型：
國別省市：
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