CN107866564A - 一种超低氧ta7钛合金粉末制备方法 - Google Patents

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闫飞
韩志宇
陈小林
王庆相
梁书锦
张平祥
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    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge

Abstract

一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，有以下步骤：步骤1，TA7母合金棒的熔炼；步骤2，对TA7合金棒进行加工后的电极棒直径为10‑90mm，长度为100‑1000mm；步骤3，将电极棒置于含惰性气体的反应室内高速旋转，采用功率为100‑300kW的等离子枪加热电极棒端部，使电极棒端部融化；步骤4，熔融金属雾化后在离心力作用下飞出，形成细小液滴，液滴在保护气体中快冷后形成球形颗粒，落入雾化室底部收集器中，得到TA7合金球形粉末；采用本方法制备TA7合金球形粉末具有增氧量极低的特点。

Description

一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法
技术领域
本发明属于合金球形粉末制备技术领域，设计一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法。
背景技术
钛及钛合金作为结构金属，具有比强度高、抗腐蚀性好、耐高温等一系列突出优点，能够进行多种方式的压力加工成形、焊接和机械加工。随着钛合金研究和生产的发展，被广泛应用于航空航天等领域，如涡轮发动机和飞机构架等关键部位。
简称TA7合金在低温下具有韧性好、强度高、缺口敏感性小等特点，作为可以在低温(液氢)条件下使用的工程材料，已经在航天领域中得到广泛应用，成为飞行器低温容器、结构管道、发动机低温转子等耐低温结构件的首选材料 。
TA7合金有效提高合金在低温环境下的力学性能，在低温下具有韧性好、强度高、缺口敏感性小等特点，作为可以在低温(液氢)条件下使用的工程材料。由于其特殊用途，导致该合金的低温性能对C，N，O，H等气体元素十分敏感，因此必须对合金的氧含量等关键成分采取精确控制。采用传统的粉末制备方法主要包括气雾化法等，由于生产气氛纯度、真空度不足等问题，粉末在成形过程中极易与氧亲和，导致生产TA7钛合金粉末氧含量控制效果不佳，限制了TA7合金的应用。
发明内容
为进一步改善现有技术不足，本发明的目的是提供一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，包括以下步骤：
步骤1，TA7母合金棒的熔炼；合金成分按照GB/T3620-2016进行合金配比；
步骤2，将TA7合金母合金棒坯进行机加，加工后电极棒直径为10-90mm，长度为100-1000mm，电极棒直线度偏差控制在≤0.1mm/m；
步骤3，将TA7合金电极棒置惰性气体密闭反应室内并高速旋转，采用等离子枪加热电极棒端部，使其融化；
步骤4，步骤3的电极棒熔融金属雾化后在离心力作用下飞出，形成细小液滴，液滴在保护气体中快冷后形成球形颗粒，落入雾化室底部收集容器内，得到TA7合金球形粉末。
所述的TA7合金球形粉末比表面积极低，仅有0.01～0.05m2/g。
步骤4所述的TA7合金球形粉末全流程增氧量小于50ppm。
所述的电极棒的转速为5000～30000rpm。
所述的惰性气体为氦气或氩气或二者的混合气体。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明TA7合金球形粉末的制备方法，通过高速旋转离心雾化的方法制备TA7合金球形粉末，最大限度地减少合金成分偏析，消除组织粗大及不均匀组织。同时可实现近净成形和自动化批量生产，有效降低金属的损耗。因其生产过程中不与坩埚和脱氧剂等混合，不怕混入杂质，所以制取成粉末具有高纯度，球形度良好，低价杂物含量等性能指标，保证了材料成分配比的正确性和均匀性。
采用PREP制粉工艺可以制备比表面积极低的TA7钛合金粉末，相同粒度粉末比表面积较传统方法减少了50%以上，从而可以有效控制粉末的氧含量。因此，采用本方法制备超低氧含量的TA7粉末。采用PREP法制备钛合金TA7粉末具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，包括以下步骤：
步骤1，TA7母合金棒的熔炼；合金成分按照GB/T3620-2016进行合金配比；
步骤2，将TA7合金母合金棒坯进行机加，加工后电极棒直径为90mm，长度为1000mm，电极棒直线度偏差控制在0.1mm/m；
步骤3，将TA7合金电极棒置于含氦气的密闭反应室内并高速旋转，采用等离子枪加热电极棒端部，使其融化；
步骤4，步骤3的电极棒熔融金属雾化后在离心力的作用下飞出，形成细小液滴，液滴在He气体中快冷后形成球形颗粒，落入雾化室底部收集容器内，得到TA7合金球形粉末；
所述的电极棒的转速为5000rpm；
采用BET法测试比表面积为0.012m2/g，测试粉末增氧量为20ppm。
实施例2
一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，包括以下步骤：
步骤1，TA7母合金棒的熔炼；合金成分按照GB/T3620-2016进行合金配比；
步骤2，将TA7合金母合金棒坯进行机加，加工后电极棒直径为45mm，长度为550mm，电极棒直线度偏差控制在0.05mm/m；
步骤3，将TA7合金电极棒置于惰性气体含氩气的密闭反应室内并高速旋转，采用等离子枪加热电极棒端部，使其融化；
步骤4，步骤3的电极棒熔融金属雾化后在离心力作用下飞出，形成细小液滴，液滴在He+Ar气体中快冷后形成球形颗粒，落入雾化室底部收集容器内，得到TA7合金球形粉末；
所述的电极棒的转速为30000rpm；
采用BET法测试比表面积为0.045m2/g，测试粉末增氧量为40ppm。
实施例3
一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，包括以下步骤：
步骤1，TA7母合金棒的熔炼；合金成分按照GB/T3620-2016进行合金配比；
步骤2，将TA7合金母合金棒坯进行机加，加工后电极棒直径为10mm，长度为100mm，电极棒直线度偏差控制在0.01mm/m；
步骤3，将TA7合金电极棒置于惰性气体氩气的密闭反应室内并高速旋转，采用等离子枪加热电极棒端部，使其融化；
步骤4，步骤3的电极棒熔融金属雾化后在离心力作用下飞出，形成细小液滴，液滴在Ar气体中快冷后形成球形颗粒，落入雾化室底部收集容器内，得到TA7合金球形粉末；
所述的电极棒的转速为18000rpm；
采用BET法测试比表面积为0.025m2/g，测试粉末增氧量为35ppm。

Claims (8)

1.一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，TA7母合金棒的熔炼；合金成分按照GB/T3620-2016进行合金配比；
步骤2，将TA7合金母合金棒坯进行机加，加工后电极棒直径为10-90mm，长度为100-1000mm，电极棒直线度偏差控制在≤0.1mm/m；
步骤3，将TA7合金电极棒置于惰性气体密闭反应室内并高速旋转，采用等离子枪加热电极棒端部，使其融化；
步骤4，步骤3的电极棒熔融金属雾化后在离心力作用下飞出，形成细小液滴，液滴在保护气体中快冷后形成球形颗粒，落入雾化室底部收集容器内，得到TA7合金球形粉末。
2.根据权利要求1所述的一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，其特征在于，所述的TA7合金球形粉末比表面积极低，仅有0.01～0.05m2/g。
3.根据权利要求1所述的一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，其特征在于，步骤4所述的TA7合金球形粉末全流程增氧量小于50ppm。
4.根据权利要求1所述的一种TB6合金球形粉末的制备方法，其特征在于，所述的电极棒的转速为5000～30000rpm。
5.根据权利要求1所述的一种TB6合金球形粉末的制备方法，其特征在于，所述的惰性气体为氦气或氩气或二者的混合气体。
6.根据权利要求1所述的一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，TA7母合金棒的熔炼；合金成分按照GB/T3620-2016进行合金配比；
步骤2，将TA7合金母合金棒坯进行机加，加工后电极棒直径为90mm，长度为1000mm，电极棒直线度偏差控制在0.1mm/m；
步骤3，将TA7合金电极棒置于含氦气的密闭反应室内并高速旋转，采用等离子枪加热电极棒端部，使其融化；
步骤4，步骤3的电极棒熔融金属雾化后在离心力的作用下飞出，形成细小液滴，液滴在He气体中快冷后形成球形颗粒，落入雾化室底部收集容器内，得到TA7合金球形粉末；
所述的电极棒的转速为5000rpm；
采用BET法测试比表面积为0.012m2/g，测试粉末增氧量为20ppm。
7.根据权利要求1所述的一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，TA7母合金棒的熔炼；合金成分按照GB/T3620-2016进行合金配比；
步骤2，将TA7合金母合金棒坯进行机加，加工后电极棒直径为45mm，长度为550mm，电极棒直线度偏差控制在0.05mm/m；
步骤3，将TA7合金电极棒置于惰性气体含氩气的密闭反应室内并高速旋转，采用等离子枪加热电极棒端部，使其融化；
步骤4，步骤3的电极棒熔融金属雾化后在离心力作用下飞出，形成细小液滴，液滴在He+Ar气体中快冷后形成球形颗粒，落入雾化室底部收集容器内，得到TA7合金球形粉末；
所述的电极棒的转速为30000rpm；
采用BET法测试比表面积为0.045m2/g，测试粉末增氧量为40ppm。
8.根据权利要求1所述的一种超低氧TA7钛合金粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，TA7母合金棒的熔炼；合金成分按照GB/T3620-2016进行合金配比；
步骤2，将TA7合金母合金棒坯进行机加，加工后电极棒直径为10mm，长度为100mm，电极棒直线度偏差控制在0.01mm/m；
步骤3，将TA7合金电极棒置于惰性气体氩气的密闭反应室内并高速旋转，采用等离子枪加热电极棒端部，使其融化；
步骤4，步骤3的电极棒熔融金属雾化后在离心力作用下飞出，形成细小液滴，液滴在Ar气体中快冷后形成球形颗粒，落入雾化室底部收集容器内，得到TA7合金球形粉末；
所述的电极棒的转速为18000rpm；
采用BET法测试比表面积为0.025m2/g，测试粉末增氧量为35ppm。
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