基于自蔓延工艺利用TC4粉材制备TB13钛合金的方法与流程

本发明涉及新材料，具体涉及一种基于自蔓延工艺利用tc4粉材制备tb13钛合金的方法。

背景技术：

1、3d打印也称增材制造，是快速成型技术的一种，是以数字模型文件为基础，运用粉末状材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。金属粉末作为3d打印的主要原料之一，粉体的化学成分、颗粒形状、粒度大小及粉粒分布、流动性等对3d打印成型的重量有很大影响。钛及钛合金材料以其特有的性能，被制备成粉末后，虽然可以满足3d打印金属材料的要求，但是制备难度较高。目前钛及钛合金粉末制备的主要技术有：等离子旋转电极雾化法、等离子丝材和气体雾化法。采用气体雾化法制备的tc4粉材时，优点是粉末的球形度好，粉末粒度分布集中，但是难免会产生粒度大小不合要求的粉末，实际生产发现，粒度为15~53μm的tc4粉材流动性好，粒度大小适中，适合3d打印使用，反之对于粒度＞53μm的tc4粉材，因颗粒球形度降低，流动性变差，导致其应用受限，进而影响了tc4钛合金粉材的经济效益。因此，解决大颗粒粉材的高附加值利用具有至关重要的意义。

2、tb13合金具有质量轻、坚固耐用、耐腐蚀、导热性能好、耐高低温、比强度高、抗阻尼性能强、弹性模量低、无磁性无毒等特点。然而，由于生产成本高，tb13合金尚未被大众广泛使用，目前主要应用于眼镜框架的制造领域。

3、由此，如何实现既不影响产品质量，同时还能降低生产成本成为tb13钛合金本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种基于自蔓延工艺利用tc4粉材制备tb13钛合金的方法，通过调控tc4钛合金粉的用量使反应热保持在合理范围。本发明的技术优势在于既可实现tb13钛合金的直接合成，还能有效利用粒径大、球形度低的大颗粒tc4钛合金粉材，达到降低生产成本和资源高附加值利用的效果。

2、为了解决上述技术问题中的至少一项，本发明采用以下技术方案：

3、依据本发明，提供一种基于自蔓延工艺利用tc4粉材制备tb13钛合金的方法，包括以下步骤：选择二氧化钛、钒源、铝源、造渣剂和tc4粉材作为原料；按tb13钛合金的名义成分计算所述二氧化钛、所述钒源、所述铝源和所述tc4粉材的重量比，并按所述重量比称取所述二氧化钛、所述钒源、所述铝源和所述tc4粉材；将所述二氧化钛、所述钒源、所述铝源、所述tc4粉材和所述造渣剂干燥后混匀，获得混合料；将所述混合料装入反应器中，引燃所述混合料通过自蔓延燃烧进行反应；反应结束后静置冷却；冷却结束后得到tb13钛合金粗产品。

4、依据本发明的一个实施例，所述二氧化钛纯度≥98.50%；所述钒源为五氧化二钒、四氧化二钒、三氧化二钒、二氧化钒中的至少一种；所述铝源为金属铝粒或铝粉，纯度≥97.00%；所述造渣剂成分为cao+caf2，纯度≥98.00%；所述tc4粉材的名义成分为ti-6al-4v，粒度为50~300μm。

5、依据本发明的一个实施例，所述钒源为五氧化二钒。

6、依据本发明的一个实施例，所述tb13钛合金的名义成分为ti-4al-22v。

7、依据本发明的一个实施例，以重量百分比计，所述二氧化钛：所述钒源：所述铝源：所述造渣剂：所述tc4粉材=1：0.22~0.32：0.57~0.63：0.12~0.22：0.05~0.20。

8、依据本发明的一个实施例，将所述二氧化钛、所述钒源、所述铝源、所述tc4粉材和所述造渣剂干燥后混匀的步骤中，干燥工艺参数控制为：干燥温度为100~220℃，时间为1.5~3.5h。

9、依据本发明的一个实施例，将所述二氧化钛、所述钒源、所述铝源、所述tc4粉材和所述造渣剂干燥后混匀的步骤中，混匀工艺参数控制为：混匀时间为1.5~3.0h。

10、依据本发明的一个实施例，反应结束后静置冷却的步骤中，静置冷却时间为36.0h~64.0h。

11、依据本发明的一个实施例，基于自蔓延工艺利用tc4粉材制备tb13钛合金的方法还包括：对所述tb13钛合金粗产品进行精炼，得到符合标准要求的tb13钛合金铸锭。

12、依据本发明的一个实施例，对所述tb13钛合金粗产品进行精炼的步骤中，精炼工艺参数控制为：真空度≤0.01pa；温度1600~1750℃，保温时间1.0~6.0h；精炼结束真空下随炉冷却至室温。

13、通过采用上述技术方案，依据本发明的方法基于自蔓延工艺直接制备tb13钛合金，并对粒径超标，球形度较差的tc4钛合金粉材进行回收利用，不仅提出了一种制备tb13钛合金的新方法，同时也实现了tc4钛合金粉材的高附加值利用，对行业内的技术革新具有一定的参考和借鉴意义。

技术特征：

1.一种基于自蔓延工艺利用tc4粉材制备tb13钛合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述钒源为五氧化二钒。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述tb13钛合金的名义成分为ti-4al-22v。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述二氧化钛：所述钒源：所述铝源：所述造渣剂：所述tc4粉材=1：0.22~0.32：0.57~0.63：0.12~0.22：0.05~0.20。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述二氧化钛、所述钒源、所述铝源、所述tc4粉材和所述造渣剂干燥后混匀的步骤中，干燥工艺参数控制为：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述二氧化钛、所述钒源、所述铝源、所述tc4粉材和所述造渣剂干燥后混匀的步骤中，混匀工艺参数控制为：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应结束后静置冷却的步骤中，静置冷却时间为36.0h~64.0h。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述tb13钛合金粗产品进行精炼的步骤中，精炼工艺参数控制为：

技术总结本发明涉及新材料技术领域，具体公开了一种基于自蔓延工艺利用TC4粉材制备TB13钛合金的方法，包括以下步骤：选择二氧化钛、钒源、铝源、造渣剂和TC4粉材作为原料；按TB13钛合金的名义成分计算二氧化钛、钒源、铝源和TC4粉材的重量比，并按重量比称取二氧化钛、钒源、铝源和TC4粉材；将二氧化钛、钒源、铝源、TC4粉材和造渣剂干燥后混匀，获得混合料；将混合料装入反应器中，引燃混合料通过自蔓延燃烧进行反应；反应结束后静置冷却；冷却结束后得到TB13钛合金粗产品。该方法既可实现TB13钛合金的直接合成，还能有效利用粒径大、球形度低的大颗粒TC4钛合金粉材。技术研发人员：于继洋,耿乃涛,彭力,秦海旭受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20