CN105458229B - 一种ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法 - Google Patents

一种ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105458229B
CN105458229B CN201510812255.2A CN201510812255A CN105458229B CN 105458229 B CN105458229 B CN 105458229B CN 201510812255 A CN201510812255 A CN 201510812255A CN 105458229 B CN105458229 B CN 105458229B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
molten state
semi
alloys
zrtialv
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510812255.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105458229A (zh
Inventor
骆俊廷
张春祥
赵伯俊
刘日平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanshan University
Original Assignee
Yanshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN201510812255.2A priority Critical patent/CN105458229B/zh
Publication of CN105458229A publication Critical patent/CN105458229A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105458229B publication Critical patent/CN105458229B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/02—Use of electric or magnetic effects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法，其主要是：将47Zr‑45Ti‑5Al‑3V圆柱体合金置于模具内，然后置于放电等离子烧结机中，给合金施加10MPa压力，再抽真空度到10‑3Pa以下，通过加载3000～5000A脉冲电流，使合金迅速升温至900℃，保温10min之后继续加载脉冲电流，使其升温至1200～1600℃进行高温半熔融态压缩，保温20min，最后断电自然冷却，最终得到半熔融态压缩ZrTiAlV合金。本发明有利于合金组织和性能的均匀化，得到纯净的β相组织；处理后的47Zr‑45Ti‑5Al‑3V合金具有较好的综合力学性能，其晶粒尺寸分布均匀，晶粒尺寸在300～320μm之间，屈服强度为1100MPa～1200MP，抗拉强度为1400MPa～1500MPa，延伸率为9.8～11.5％。

Description

一种ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法
技术领域
本发明涉及一种合金的处理方法，特别是锆合金的半熔融态压缩处理方法。
背景技术
锆合金是经过长期考验的优质抗核辐照材料，具有抗辐照损伤的潜质；并且有优异的抗腐蚀性能，具有抗原子氧侵蚀的潜质；其膨胀系数小，结构与尺寸稳定，可做精密零部件，具有抗交变温度和可精密加工的潜质。而ZrTiAlV四元锆合金，不仅具有较好的塑性，同时具有较高的强度，是结构材料领域发展较为迅速的锆合金品种之一。
刘日平、梁顺兴等人首先合成了47Zr-45Ti-5Al-3V合金，并对锻造态、退火态以及固溶处理后的材料性能进行了深入的研究，明确了材料在各种状态下所具备的基本力学性能和微观组织。发现采用锻造开坯-挤压工艺制备的47Zr-45Ti-5Al-3V合金组织性能存在不均匀特性，且均为α相和β相的混合组织，需要再通过后续的工艺进行处理，以提高其组织性能的均匀性和综合力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够得到比较纯净的β相组织的ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法。
本发明的技术方案如下：
1、模具
模具整体材料为高强度石墨，下压头与筒形模套为一体，圆柱体合金置于筒形模套内，以防半熔融态处理过程中半熔融状态的金属从下压头与筒形模套间隙中挤出，上压头位于筒形模套的合金上，上压头上设有上垫块，下压头上设有下垫块，模具放置时，需将模具下端的凸起放置在烧结机的下压头上。
2、半熔融态压缩处理方法
首先将直径为20～32mm，高度为20～35mm的圆柱体47Zr-45Ti-5Al-3V合金装入上述模具内，再将合金与模具整体放置于放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)设备上进行电场和压力辅助高温半熔融态压缩，上压头下行给合金施加10MPa压力，再抽真空到10-3Pa以下，通过加载3000～5000A脉冲电流，使合金迅速升温至900℃，保温10min之后继续加载脉冲电流，使其升温至1200～1600℃进行高温半熔融态压缩，之后严格控制温度并保温20min，最后断电自然冷却，最终得到半熔融态压缩ZrTiAlV合金。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、预先采用电场辅助高温半熔融态压缩处理工艺对原始47Zr-45Ti-5Al-3V合金进行处理，其温度在47Zr-45Ti-5Al-3V的半熔融态转变区，有利于合金组织和性能的均匀化，同时远远高于α相到β相的转变温度，从而可得到纯净的β相组织。
2、处理后的47Zr-45Ti-5Al-3V合金具有较好的综合力学性能，其晶粒尺寸分布均匀，晶粒尺寸在300～320μm之间，屈服强度在1100MPa～1200MP之间，抗拉强度在1400MPa～1500MPa之间，延伸率在9.8～11.5％之间，可实现47Zr-45Ti-5Al-3V合金在工程领域的应用。
附图说明
图1为本发明电场辅助半熔融态压缩处理模具的示意简图。
具体实施方式
在图1所示的电场辅助半熔融态压缩处理模具示意图中，模具整体材料为高强度石墨，下压头5与筒形模套4为一体，圆柱形合金3置于筒形模套内，上压头2位于筒形模套4内的圆柱形合金3上方，上压头上设有上垫块1，下压头上设有下垫块6，模具放置时，需将筒形模套下端的凸起放置在烧结机的下压头上。
实施例1
将直径为20mm、高为20mm的47Zr-45Ti-5Al-3V圆柱合金装入上述石墨模具内，将组装完成的合金及模具整体放置于放电等离子烧结机中，上压头下行给合金施加10MPa压力，再抽真空到10-3Pa以下，利用上、下压头及通电电极将特定的烧结电源和压制压力施加于47Zr-45Ti-5Al-3V圆柱体上，通过加载3000A脉冲电流，使脉冲电流产生的等离子体使合金内部离子放电产热，合金迅速升温至900℃，保温10min之后继续加载脉冲电流，使其升温至1200℃进行高温半熔融态压缩，之后严格控制温度并保温20min，最后断电自然冷却。压缩得到的47Zr-45Ti-5Al-3V合金圆柱体直径变为22mm、高度变为16.5mm，晶粒尺寸由原始350～400μm变为300～310μm。屈服强度1198MPa、抗拉强度1485MPa，塑性延伸率为9.8％。
实施例2
将直径为24mm、高为25mm的47Zr-45Ti-5Al-3V圆柱合金装入上述石墨模具内，将组装完成的合金及模具整体放置于放电等离子烧结机中，上压头下行给合金施加10MPa压力，再抽真空到10-3Pa以下，利用上、下压头及通电电极将特定的烧结电源和压制压力施加于47Zr-45Ti-5Al-3V圆柱体上，通过加载3500A脉冲电流，使脉冲电流产生的等离子体使合金内部离子放电产热，合金迅速升温至900℃，保温10min之后继续加载脉冲电流，使其升温至1200℃进行高温半熔融态压缩，之后严格控制温度并保温20min，最后断电自然冷却。压缩得到的47Zr-45Ti-5Al-3V合金圆柱体直径变为26mm、高度变为21.3mm，晶粒尺寸由原始350～400μm变为300～310μm。屈服强度1186MPa、抗拉强度1469MPa，塑性延伸率为9.9％。
实施例3
将直径为28mm、高为30mm的47Zr-45Ti-5Al-3V圆柱合金装入上述石墨模具内，将组装完成的合金及模具整体放置于放电等离子烧结机中，上压头下行给合金施加10MPa压力，再抽真空到10-3Pa以下，利用上、下压头及通电电极将特定的烧结电源和压制压力施加于47Zr-45Ti-5Al-3V圆柱体上，通过加载4000A脉冲电流，使脉冲电流产生的等离子体使合金内部离子放电产热，合金迅速升温至900℃，保温10min之后继续加载脉冲电流，使其升温至1400℃进行高温半熔融态压缩，之后严格控制温度并保温20min，最后断电自然冷却。此工艺压缩得到的47Zr-45Ti-5Al-3V合金圆柱体直径变为30mm、高度变为26.1mm，晶粒尺寸由原始350～400μm变为305～315μm。屈服强度1157MPa、抗拉强度1440MPa，塑性延伸率为10.7％。
实施例4
将直径为32mm、高为35mm的47Zr-45Ti-5Al-3V圆柱合金装入上述石墨模具内，将组装完成的合金及模具整体放置于放电等离子烧结机中，上压头下行给合金施加10MPa压力，再抽真空到10-3Pa以下，利用上、下压头及通电电极将特定的烧结电源和压制压力施加于47Zr-45Ti-5Al-3V圆柱体上，通过加载5000A脉冲电流，使脉冲电流产生的等离子体使合金内部离子放电产热，合金迅速升温至900℃，保温10min之后继续加载脉冲电流，使其升温至1600℃进行高温半熔融态压缩，之后严格控制温度并保温20min，最后断电自然冷却。此工艺压缩得到的47Zr-45Ti-5Al-3V合金圆柱体直径变为34mm、高度变为31.0mm，晶粒尺寸由原始350～400μm变为310～320μm。屈服强度1113MPa、抗拉强度1425MPa，塑性延伸率为11.5％。

Claims (1)

1.一种ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法，该方法使用的石墨模具包括上垫块、上压头、筒形模套和下垫块，模具整体材料为高强度石墨，下压头与筒形模套为一体，上压头位于筒形模套内的圆柱形合金上方，上压头上设有上垫块，下压头上设有下垫块，模具放置时，需将筒形模套下端的凸起放置在烧结机的下压头上，其特征在于：将直径为20～32mm，高度为20～35mm的47Zr-45Ti-5Al-3V圆柱合金装入上述石墨模具内，将组装完成的合金及模具整体放置于放电等离子烧结机中，上压头下行给合金施加10MPa压力，再将真空度抽到10-3Pa以下，利用上、下压头及通电电极将特定的烧结电源和压制压力施加于47Zr-45Ti-5Al-3V圆柱体上，通过加载3000A～5000A脉冲电流，脉冲电流产生的等离子体使合金内部离子放电产热，合金迅速升温至900℃，保温10min之后继续加载脉冲电流，使其升温至1200～1600℃进行高温半熔融态压缩，之后严格控制温度并保温20min，最后断电自然冷却，最终得到半熔融态压缩ZrTiAlV合金。
CN201510812255.2A 2015-11-20 2015-11-20 一种ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法 Active CN105458229B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510812255.2A CN105458229B (zh) 2015-11-20 2015-11-20 一种ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510812255.2A CN105458229B (zh) 2015-11-20 2015-11-20 一种ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105458229A CN105458229A (zh) 2016-04-06
CN105458229B true CN105458229B (zh) 2018-01-23

Family

ID=55596634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510812255.2A Active CN105458229B (zh) 2015-11-20 2015-11-20 一种ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105458229B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109930031B (zh) * 2019-03-26 2020-02-04 燕山大学 ZrTiAlNiV合金的制备方法
CN110184553B (zh) * 2019-06-12 2020-04-03 燕山大学 一种固溶有氧的TiZrVAl合金的热处理方法
CN111621628B (zh) * 2020-06-10 2021-03-30 燕山大学 马氏体钢深冷高压旋扭模具及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1570173A (zh) * 2004-05-12 2005-01-26 重庆大学 一种耐热铝合金的制备方法
CN101670385A (zh) * 2009-08-31 2010-03-17 哈尔滨工业大学 一种脉冲电流辅助挤压成形装置及挤压成形方法
WO2012089105A1 (zh) * 2010-12-28 2012-07-05 联合非晶材料有限公司 放电等离子烧结装置及方法
CN103882350A (zh) * 2014-04-10 2014-06-25 哈尔滨工业大学 一种高体积分数颗粒增强金属基复合材料大塑性变形的方法
CN104889186A (zh) * 2015-06-18 2015-09-09 燕山大学 一种ZrTiAlV合金电场辅助正反复合挤压成形方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1570173A (zh) * 2004-05-12 2005-01-26 重庆大学 一种耐热铝合金的制备方法
CN101670385A (zh) * 2009-08-31 2010-03-17 哈尔滨工业大学 一种脉冲电流辅助挤压成形装置及挤压成形方法
WO2012089105A1 (zh) * 2010-12-28 2012-07-05 联合非晶材料有限公司 放电等离子烧结装置及方法
CN103882350A (zh) * 2014-04-10 2014-06-25 哈尔滨工业大学 一种高体积分数颗粒增强金属基复合材料大塑性变形的方法
CN104889186A (zh) * 2015-06-18 2015-09-09 燕山大学 一种ZrTiAlV合金电场辅助正反复合挤压成形方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105458229A (zh) 2016-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104889186B (zh) 一种ZrTiAlV合金电场辅助正反复合挤压成形方法
CN105296903B (zh) 一种ZrTiAlV合金高压旋扭‑电场辅助热处理细晶方法
CN106498205B (zh) 一种大尺寸高致密度高均匀性的CuCr合金的制造方法
CN105458229B (zh) 一种ZrTiAlV合金半熔融态压缩处理方法
CN110181050B (zh) 一种WRe/TZM/石墨的SPS烧结连接方法
CN105135873A (zh) 一种动态压力电脉冲双场控烧结炉及烧结方法
CN110465575A (zh) 一种钛合金薄壁件热处理与气压成形一体化方法
CN109048030A (zh) 一种tzm与石墨异种材料的sps扩散焊接方法
CN109731982A (zh) 难变形材料复杂截面空心构件自阻加热电磁成形方法
CN106270530A (zh) 一种高密度纯铼试管的制造方法
CN112122419A (zh) 一种小弯曲半径弯管模具及弯管的弯曲方法
CN113000667A (zh) 铝锂合金薄壁构件电辅助超塑成形与时效处理全流程制造方法
CN107186037A (zh) 一种钛合金波纹管的热成形方法
CN101758363B (zh) 一种粉末冶金支座的制造方法
CN105333731B (zh) 一种放电熔炼装置及ZrTiAlV合金的熔炼方法
CN109373761B (zh) 一种多场耦合材料处理系统
CN203991791U (zh) 一种变量可控立式电热矫直装置
CN105880816A (zh) 一种包套管电阻焊真空封装的方法
CN103045924B (zh) 一种电子束熔炼制备钨电极材料的方法
CN214022806U (zh) 一种小弯曲半径弯管模具
CN112059334B (zh) 电场调控套料电解加工装置及方法
CN107502776A (zh) 一种高致密度高均匀性的CuCr合金的批量制造方法
JP4271817B2 (ja) 通電焼結加工用ダイス
CN203764978U (zh) 放电等离子体烧结机
CN110184553B (zh) 一种固溶有氧的TiZrVAl合金的热处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant