CN109877313A - 用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置、制备方法及置氢处理工艺 - Google Patents
用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置、制备方法及置氢处理工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置、制备方法及置氢处理工艺,其中网袋装置的制备方法包括:提供一不锈钢材质的编织网;将编织网对折形成截面积为编织网一半的对折网,在对折位置形成封闭边沿;将未封闭的边沿中的每一个朝向第一编织面折边处理,并分别采用不锈钢薄片进行折叠密封,其中折叠密封过程中未封闭的每个边沿朝向第一编织面进行一次折边,不锈钢薄片进行两次围绕边沿的折边处理形成三个折边。上本发明用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置,在置氢处理过程中不影响气体的流动,粉末平铺于网袋置于管试氢处理炉中,防止过厚无法充氢,并且密封牢固,可以防止粉末流动造成炉内粉末污染,以及粉尘爆炸造成安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金粉末处理技术领域,具体而言涉及一种用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置。
背景技术
钛合金热氢处理技术,也称氢处理或氢工艺,是一种先进的热处理手段,使用置氢除氢的方法来代替传统的升温降温热处理。热氢处理较好的解决了传统热处理不适用于钛合金的难题,有优异的组织细化效果,是一种非常有应用前景的热处理手段。
置氢加工技术就是利用氢在钛合金中的可逆化原理,先将氢以扩散的方式进入合金内部,然后通过一系列的后续处理,利用氢改变合金的相变动力学,改善合金的相成分、组织结构,最后实现性能改善。使材料经过加工达到某一目标后,利用真空退火的方法将氢除去。制氢设备为电阻加热炉,除氢设备为真空退火炉。
针对粉末进行置氢处理的方法主要有两种,一是对原始钛合金材料(棒材、板材、铸件)进行热氢处理,然后对其进行研制粉末,获得置氢的粉末;二是直接对钛合金粉末进行热氢处理,获得置氢粉末,两种钛合金粉末的置氢工艺示意图如图1所示。但是直接对钛合金粉末进行热氢处理,由于在加热过程中,充入高纯氢气,可能会造成粉末流动,导致炉内壁粉末污染,以及粉尘爆炸造成安全隐患。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置及制备方法,旨在可以将粉末平铺于热氢管试处理炉中,分层放置,防止粉末过厚或者不均匀、漏粉。
本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现,从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。
为达成上述目的,本发明的第一方面提出一种用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的制备方法,包括:
步骤1、提供一不锈钢材质的编织网,编织网为对称形状;
步骤2、将编织网对折形成截面积为编织网一半的对折网,在对折位置形成封闭边沿,对折的编织网限定了其相对的第一编织面和第二编织面;
步骤3、将未封闭的边沿中的每一个朝向第一编织面折边处理,并分别采用不锈钢薄片进行折叠密封,其中折叠密封过程中未封闭的每个边沿朝向第一编织面进行一次折边,不锈钢薄片进行两次围绕边沿的折边处理形成三个折边,并且与每个边沿的折边进行嵌套卡合,不锈钢薄片5折边后的第一个折边位于第一编织面,第三个编织面位于第二编织面。
优选地,所述编织网为正多边形形状,例如正三角形、正四边形、正六边形或者其他规则形状,例如长方形。
优选地,所述编织网的孔径范围为30μm-50μm。
优选地,所述不锈钢薄片的厚度在0.1mm-0.3mm。
优选地,其特征在于,对每个未封闭边沿以及对应的不锈钢钢片的折边处理包括:
步骤3-1、对一个未封闭的边沿5朝向第一编织面折边,在对折网上形成沿着第一折线的第一折边,第一折边上与第一折线相对的外边沿所在的边线被定义为第一边线5C;
步骤3-2、将不锈钢薄片插入到对折网与第一折边之间并贴紧第一折边;
步骤3-3、将不锈钢薄片沿着第一折边的第一边线进行折边、压紧,再将不锈钢薄片剩下的部分沿着第一折线朝向第二编织面折边、压紧,形成对一个未封闭的边沿的密封封闭。
优选地,对未封闭的边沿进行的折边处理以及对不锈钢薄片的折边处理,其中折边的宽度为10mm。
本发明的第二方面还提出一种根据前述方法制备的网袋装置。
本发明的第三方面还提出一种钛合金粉末置氢处理的方法,包括以下步骤:
步骤1、利用前述方法制备网袋装置,其中在对未封闭的边沿采用不锈钢薄片进行折叠密封的过程中,至少保留一个未封闭的边沿不密封,并且通过该不密封的边沿向对折网内平铺钛合金粉末,铺粉结束后,再将所有的未封闭的边沿进行折叠密封;
步骤2、将铺粉、折叠密封的网袋装置置于容积为40L的管式置氢热处理炉内,保持炉内真空5×10-3Pa以上,加热至650~750℃后,进行置氢处理,并保温1~3h,使氢气在钛合金粉末中达到溶解饱和,而后冷却至室温;
步骤3、对于置氢处理,向密闭的真空管式炉内按照1L/min充入高纯氢气,通过充气时间(t)的长短来控制炉内氢气压力从而实现置氢处理后钛合金粉末中的氢含量(CH)的调控。
优选地,所述步骤3中,根据西华特定律(Sievert):气体在钢中的溶解度与它在气相中的分压的平方根成正比。即本发明中,置氢量(CH)与炉内氢气的压力的平方根成正比关系。
由以上本发明的技术方案可见,本发明提出的用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置,其网袋装置编织网孔径细小,低于微米级钛合金粉末最小粒径,且不影响气体的流动,粉末平铺于网袋置于管试氢处理炉中,防止过厚无法充氢。
同时,通过编制网与不锈钢的独创性三折交叠设计,结构简单,密封牢固,可以防止粉末流动造成炉内粉末污染,以及粉尘爆炸造成安全隐患。
应当理解,前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外,所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见,或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中,在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见,在每个图中,并非每个组成部分均被标记。现在,将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例,其中:
图1是传统的粉末置氢处理的工艺路线图。
图2是本发明的用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的示意图。
图3是本发明的用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的制备工艺示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容,特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面,附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解,上面介绍的多种构思和实施例,以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施,这是应为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外,本发明公开的一些方面可以单独使用,或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
结合图2、3所示,本发明公开一种用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的制备方法,通过采用细小孔径的编制网,结合不锈钢薄片的三折交叠设计,形成密封牢固的网袋,钛合金粉末平铺于网袋置于管试氢处理炉中,进行置氢处理过程中,可以防止粉末流动造成炉内粉末污染以及粉尘爆炸造成安全隐患,还可以保证置氢充入气体的流动,防止过厚无法充氢。
下面结合图3所示的制备工艺更加具体的描述网袋装置的制备。
步骤1、提供一块不锈钢材质的编织网1,编织网1为对称形状。
优选地,编织网1采用正多边形形状,例如正三角形、正四边形、正六边形或者其他规则形状,例如长方形。
本发明下面的实施例中,为了说明方便,选用方形编制网为例进行说明。
方形的编制网1,孔径范围为30μm-50μm,使得编制网的孔径细小,低于一般微米级钛合金粉末最小粒径,钛合金粉末粒径为53~150μm。
步骤2、将编织网1对折形成截面积为编织网一半的对折网4,在对折位置形成封闭边沿2,对折的编织网4限定了其相对的第一编织面4A和第二编织面4B。
结合图3所示,通过对折,将编织网1折叠成一般截面积大小的对折网4,可见其只有一条边是封闭的,即边沿2。
步骤3、将未封闭的边沿5中的每一个朝向第一编织面4A折边处理,并分别采用不锈钢薄片3进行折叠密封,结合图3,在折叠密封过程中,未封闭的每个边沿5朝向第一编织面进行一次折边,不锈钢薄片3进行两次围绕边沿5的折边处理形成三个折边,并且与每个边沿5的折边进行嵌套卡合,不锈钢薄片5折边后的第一个折边位于第一编织面4A,第三个编织面位于第二编织面4B。
结合图3,优选地,不锈钢薄片3的厚度在0.1mm-0.3mm,而且优选304不锈钢。
前述实施例中,优选地,不锈钢薄片的折边宽度以及每个未封闭边沿的折边的宽度采用10mm。当然在另外的实施例中,还可以根据实际情况对折边宽度进行调整。
结合图3,在步骤3中,对每个未封闭边沿5以及对应的不锈钢薄片3的具体折边处理包括:
步骤3-1、对一个未封闭的边沿5朝向第一编织面折边,在对折网4上形成沿着第一折线5A的第一折边5B,第一折边5B上与第一折线5A相对的外边沿所在的边线被定义为第一边线5C;
步骤3-2、将不锈钢薄片3插入到对折网4与第一折边5B之间并贴紧第一折边5B;
步骤3-3、将不锈钢薄片3沿着第一折边5B的第一边线5C进行折边、压紧,再将不锈钢薄片剩下的部分沿着第一折线5A朝向第二编织面折边、压紧,形成对一个未封闭的边沿5的密封封闭。
如此,从编制网制成密封的网袋装置,可将钛合金粉末平铺其中,放入管式置氢热处理炉内进行置氢处理,得置制氢后的粉末。
应当理解,应当在最后一个未封闭的边沿5在折边密封前,通过该边沿5向对折编织袋4内部平铺钛合金粉末。
结合图2、3所示,本发明还公开一种网袋装置,包括:
由一块编制网1对折形成的对折网4,该对折网4具有一封闭边沿2以及围绕封闭边沿的开口边沿5;其中编制网为正多边形或者长方形形状,其孔径范围为30μm-50μm,对折网定义了第一编织面和第二编织面;
开口边沿5中的每一个均朝向第一编织面弯折形成第一折边5B,第一折边5B定义了在第一编织面上形成的第一折线5A以及与第一折线对应的第一边线5C;
在每个开口边沿位置设置的不锈钢薄片3,不锈钢薄片3成三弯折,其中第一弯折3A卡在第一折边5B与第一编织面之间并压紧,第二折边3B贴紧在第一折边5B的外表面并压紧,第三折边3C绕着第一边线5C压紧在第二编织面上。
结合图2、3所示,不锈钢薄片3的3个折边的宽度均有选为10mm。
对应地,第一折边5B的宽度为10mm。
优选地,不锈钢薄片3采用厚度在0.1-0.3mm的304不锈钢薄片。
根据本发明的公开,一种钛合金粉末置氢处理的方法,包括以下步骤:
步骤1、利用前述方法制备网袋装置,其中在对未封闭的边沿5采用不锈钢薄片3进行折叠密封的过程中,至少保留一个未封闭的边沿5不密封,并且通过该不密封的边沿5向对折网4内平铺钛合金粉末,铺粉结束后,再将所有的未封闭的边沿5进行折叠密封;
步骤2、将铺粉、折叠密封的网袋装置置于容积为40L管式置氢热处理炉内,保持炉内真空5×10-3Pa以上,加热至750℃后,进行置氢处理,并保温1~3h,使氢气在钛合金粉末中达到溶解饱和,而后冷却至室温;
步骤3、对于置氢处理,向密闭的真空管式炉内按照1L/min充入高纯氢气,通过充气时间(t)的长短来控制炉内氢气压力从而实现置氢处理后钛合金粉末中的氢含量(CH)的调控。
优选地,所述步骤3中,根据西华特定律(Sievert):气体在钢中的溶解度与它在气相中的分压的平方根成正比。即本发明中,优选地,设定置氢量(CH)与炉内氢气的压力的平方根存在正比关系。
例如,根据钛合金粉末的重量100g,向炉内按照1L/min充入高纯氢气,充气时间400s,氢气压力约0.0167MPa,经过2h的保温后,获得氢含量0.4wt%的钛合金粉末。
应当理解,在不同的实施例中,充氢气时间不同,,得到的钛合金粉末中的氢含量也不同。
序号 | 粉末质量/g | 炉腔体积/L | 充气时间/s | 保温温度/℃ | 保温时间/h | 置氢量wt% |
1 | 100 | 40 | 400 | 750 | 2 | 0.4 |
2 | 100 | 40 | 600 | 750 | 2 | 0.5 |
3 | 100 | 40 | 1600 | 750 | 2 | 0.8 |
4 | 100 | 40 | 2100 | 750 | 2 | 0.9 |
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、提供一不锈钢材质的编织网(1),编织网(1)为对称形状;
步骤2、将编织网(1)对折形成截面积为编织网一半的对折网(4),在对折位置形成封闭边沿(2),对折的编织网(4)限定了其相对的第一编织面和第二编织面;
步骤3、将未封闭的边沿(5)中的每一个朝向第一编织面折边处理,并分别采用不锈钢薄片(3)进行折叠密封,其中折叠密封过程中未封闭的每个边沿(5)朝向第一编织面进行一次折边,不锈钢薄片(3)进行两次围绕边沿(5)的折边处理形成三个折边,并且与每个边沿(5)的折边进行嵌套卡合,不锈钢薄片(5)折边后的第一个折边位于第一编织面,第三个编织面位于第二编织面。
2.根据权利要求1所述的用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的制备方法,其特征在于,所述编织网(1)为正多边形形状。
3.根据权利要求1所述的用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的制备方法,其特征在于,所述编织网(1)位长方形或者正方形编织网。
4.根据权利要求1所述的用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的制备方法,其特征在于,所述编织网(1)的孔径范围为30μm-50μm。
5.根据权利要求1所述的用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的制备方法,其特征在于,所述不锈钢薄片(3)的厚度在0.1mm-0.3mm。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,对每个未封闭边沿(5)以及对应的不锈钢钢片(3)的折边处理包括:
步骤3-1、对一个未封闭的边沿(5)朝向第一编织面折边,在对折网(4)上形成沿着第一折线(5A)的第一折边(5B),第一折边(5B)上与第一折线(5A)相对的外边沿所在的边线被定义为第一边线(5C);
步骤3-2、将不锈钢薄片(3)插入到对折网(4)与第一折边(5B)之间并贴紧第一折边(5B);
步骤3-3、将不锈钢薄片(3)沿着第一折边(5B)的第一边线(5C)进行折边、压紧,再将不锈钢薄片剩下的部分沿着第一折线(5A)朝向第二编织面折边、压紧,形成对一个未封闭的边沿(5)的密封封闭。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于钛合金粉末置氢处理的网袋装置的制备方法,其特征在于,对未封闭的边沿(5)进行的折边处理以及对不锈钢薄片的折边处理,其中折边的宽度为10mm。
8.一种根据权利要求1-6中任意一项所述的方法制备的网袋装置。
9.一种钛合金粉末置氢处理的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、利用权利要求1的方法制备网袋装置,其中在对未封闭的边沿(5)采用不锈钢薄片(3)进行折叠密封的过程中,至少保留一个未封闭的边沿(5)不密封,并且通过该不密封的边沿(5)向对折网(4)内平铺钛合金粉末,铺粉结束后,再将所有的未封闭的边沿(5)进行折叠密封;
步骤2、将铺粉、折叠密封的网袋装置置于一定容积的管式置氢热处理炉内,保持炉内真空5×10-3Pa以上,加热至650~750℃后,进行置氢处理,并保温1~3h,使氢气在钛合金粉末中达到溶解饱和,而后冷却至室温;
步骤3、对于置氢处理,向密闭的真空管式炉内按照1L/min充入高纯氢气,通过充气时间(t)的长短来控制炉内氢气压力从而实现置氢处理后钛合金粉末中的氢含量(CH)的调控。
10.根据权利要求9所述的钛合金粉末置氢处理的方法,其特征在于,所述步骤3中,置氢量(CH)与炉内氢气的压力的平方根成正比关系。
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