一种基于凝胶粘结工艺实现大颗粒TC4粉材重熔回收的方法与流程

本发明涉及新材料，具体涉及一种基于凝胶粘结工艺实现大颗粒tc4粉材重熔回收的方法。

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。

2、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钛合金粉末时，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钛合金粉末需求量最大，价格客观，但是对于粒度大于53μm的tc4钛合金粉末，应用受限，如果不能将其有效回收利用，那便严重影响tc4钛合金粉末的经济效益，进一步制约着钛合金粉材产业的发展。因此，寻求高效利用tc4钛合金大颗粒粉末的方法，对提升tc4钛合金粉末产品经济效益具有至关重要的意义。

3、目前，回收钛合金粉末的方法主要是重熔利用，具体工艺路线是将钛合金粉末作为var（真空自耗电极电弧）炉熔炼的原料之一，与海绵钛和中间合金混合压制成为电极块，制备初始电极，最终熔炼钛合金铸锭。该种方法的不足之处是，由于钛合金粉末与海绵钛和中间合金的粒度差别较大，在混料和压制电极块的过程中，因物料粒度差异而产生的“漏斗”现象，钛合金粉末与海绵钛和中间合金相互间难以均匀散布，由此一来，钛合金粉末聚集区域便难以压紧压实，所制备的电极块以及焊接的初始电极致密性较差，在var熔炼过程中，容易掉块甚至断裂，从而影响最终的铸锭重量。

4、因此，现有技术有待改进。

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凝胶粘结工艺实现大颗粒tc4粉材重熔回收的方法，利用凝胶粘结工艺实现大颗粒tc4粉材重熔回收利用，解决现有技术存在的弊端，实现大颗粒tc4钛合金粉材的高效回收利用。

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，提供一种基于凝胶粘结工艺实现大颗粒tc4粉材重熔回收的方法。该方法选择海绵钛、铝钒中间合金、铝粒、tc4钛合金粉末和粘结剂作为原料制备tc4钛合金铸锭，其中，所述粘结剂包括甲基丙烯酸羟乙酯和甲苯的混合液。

4、依据本发明的一个实施例，方法包括以下步骤：按tc4钛合金名义成分计算所述海绵钛、所述铝钒中间合金、所述铝粒的重量比，并按所述重量比称取所述海绵钛、所述铝钒中间合金、所述铝粒；将所述tc4钛合金粉末与粘结剂混匀后获得混合料；将所述混合料与所述海绵钛、所述铝钒中间合金、所述铝粒混匀后获得混配料；将所述混配料压制为电极块；在真空气氛中对所述电极块进行干燥和脱脂；将干燥和脱脂后的电极块焊接为初始电极；所述初始电极经过var熔炼得到所述tc4钛合金铸锭。

5、依据本发明的一个实施例，所述tc4钛合金名义成分为ti-6al-4v；所述海绵钛为0a级军工小粒海绵钛，粒度为0.5~5.0mm；所述铝钒中间合金为alv55、alv65、alv85中的至少一种，粒度为1.0~6.0mm；所述铝粒纯度≥99.70%，粒度为5.0~10.0mm。

6、依据本发明的一个实施例，所述tc4钛合金粉末的粒度为50~300μm；所述粘结剂中，以体积百分比计，甲基丙烯酸羟乙酯：甲苯=30%~60%：40%~70%；所述混合料中，以重量百分比计，所述tc4钛合金粉末：粘结剂=1:10.0%~25.0%。

7、依据本发明的一个实施例，所述tc4钛合金粉末占所述混配料重量的10.0%~35.0%。

8、依据本发明的一个实施例，所述混配料按所述电极块的数量进行等分，分别压制为所述电极块。

9、依据本发明的一个实施例，所述电极块的干燥和脱脂条件为：真空度≤1.0pa，干燥温度50.0-80.0℃，干燥时间5.0~10.0h；脱脂温度200~400℃，脱脂时间4.0~10.0h。

10、依据本发明的一个实施例，将干燥和脱脂后的电极块焊接为初始电极的步骤中，焊接参数为：焊接电流220a~250a，氩气流量0.30~0.50mpa，所述电极块相互之间的焊缝≤2.0mm。

11、依据本发明的一个实施例，所述初始电极经过var熔炼得到所述tc4钛合金铸锭的步骤中，熔炼参数为：熔炼稳弧交流电5.5~8.8a，熔炼电压25~30v，熔炼电流4000～6000a。

12、依据本发明的一个实施例，所述tc4钛合金铸锭规格为150~300kg。

13、通过采用上述技术方案，依据本发明的基于凝胶粘结工艺实现大颗粒tc4粉材重熔回收的方法，通过将大颗粒tc4钛合金粉末转化为铸锭产品，每吨tc4钛合金铸锭可回收利用0.1~0.3t的大颗粒tc4粉材，不仅解决了废粉高效回收利用的技术难点，提高了企业在钛金属技术领域的影响力，还实现了传统工艺与粉末冶金新工艺的联合互通，使tc4钛合金相关产品的经济效益得到显著提升。

技术特征：

1.一种基于凝胶粘结工艺实现大颗粒tc4粉材重熔回收的方法，其特征在于，选择海绵钛、铝钒中间合金、铝粒、tc4钛合金粉末和粘结剂作为原料制备tc4钛合金铸锭，其中，所述粘结剂包括甲基丙烯酸羟乙酯和甲苯的混合液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述tc4钛合金粉末占所述混配料重量的10.0%~35.0%。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述混配料按所述电极块的数量进行等分，分别压制为所述电极块。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电极块的干燥和脱脂条件为：

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将干燥和脱脂后的电极块焊接为初始电极的步骤中，焊接参数为：

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初始电极经过var熔炼得到所述tc4钛合金铸锭的步骤中，熔炼参数为：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述tc4钛合金铸锭规格为150~300kg。

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凝胶粘结工艺实现大颗粒TC4粉材重熔回收的方法。该方法选择海绵钛、铝钒中间合金、铝粒、TC4钛合金粉末和粘结剂作为原料制备TC4钛合金铸锭，其中，所述粘结剂包括甲基丙烯酸羟乙酯和甲苯的混合液。依据本发明的方法利用凝胶粘结工艺实现大颗粒TC4粉材重熔回收利用，解决现有技术存在的弊端，实现大颗粒TC4钛合金粉材的高效回收利用。技术研发人员：于继洋,耿乃涛,郑友平,彭力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