RU2617572C1 - Способ получения композитного титан-ниобиевого порошка для аддитивных технологий - Google Patents
Способ получения композитного титан-ниобиевого порошка для аддитивных технологий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617572C1 RU2617572C1 RU2015152194A RU2015152194A RU2617572C1 RU 2617572 C1 RU2617572 C1 RU 2617572C1 RU 2015152194 A RU2015152194 A RU 2015152194A RU 2015152194 A RU2015152194 A RU 2015152194A RU 2617572 C1 RU2617572 C1 RU 2617572C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- niobium
- mixture
- powder
- powders
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/02—Alloys based on vanadium, niobium, or tantalum
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению композитного титан-ниобиевого порошка для аддитивных технологий. Способ включает механическую активацию смеси порошков титана и ниобия с добавлением противоагломерирующего компонента. Механическую активацию смеси порошков титана и ниобия ведут в планетарной шаровой мельнице ударно-фрикционного типа в течение 10-20 мин, с ускорением мелющих тел 40 g, при соотношении объемов смеси порошков и мелющих тел, равном 1:20, а в качестве противоагломерирующего компонента используют этиловый спирт. Обеспечивается однородное распределение титана и ниобия по объему композита. 3 з.п. ф-лы, 1 пр.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам механической активации, и может быть использовано при производстве низкомодульных сплавов на основе системы титан - ниобий методами селективного лазерного плавления, которые могут найти применение в качестве материалов с низким модулем упругости для изготовления индивидуальных имплантатов в медицине.
Известен способ получения механически легированной азотсодержащей стали RU 2425166, C22C 33/02, C22C 1/04, 2011) [1]. Смесь порошков металлов подвергают механическому легированию в атмосфере азота. Соотношение масс смеси металлических порошков и мелющих шаров составляет 1:30. После механического легирования смесь порошков металлов отжигают в защитной или восстановительной атмосферах при 400-600°C, в отожженную смесь добавляют 2-4% наноразмерного порошка никеля и производят перемешивание. Затем готовую шихту прессуют в пресс-форме и спекают в азотсодержащей атмосфере при температурах 1100-1300°C. Способ обеспечивает активацию спекания, сокращение длительности механического легирования, достижение высокой плотности, прочности, износо- и коррозионной стойкости стали.
Известен способ получения композитного порошка на основе системы титан - ниобий, включающий помещение порошка титана в количестве 60 мас. % и порошка ниобия в количестве 40 мас. % в планетарную мельницу. Также в камеру добавляются стальные мелющие шары. Для предотвращения слипания порошка в камеру добавляют небольшое количество поваренной соли NaCl. Затем для обеспечения так называемой механической сварки, планетарная мельница вращается со скоростью 250 об/мин. Процесс продолжается в течение 40 часов с остановками через каждые 15 минут для охлаждения камеры. В результате получают композитный порошок состава TiNb (40 мас. %) (Ksenia Zhuravleva. Production of Porous β-Type Ti-40Nb Alloy for Biomedical Applications: Comparison of Selective Laser Melting and Hot Pressing. / Matthias Bönisch, Konda Gokuldoss Prashanth, Ute Hempel, Arne Helth, Thomas Gemming, Mariana Calin, Sergio Scudino, Ludwig Schultz, Jürgen Eckert and Annett Gebert. // Materials 2013, 6, 5700-5712; doi: 10.3390/ma6125700) [2].
Основным недостатком указанного способа является очень большая длительность получения композитного порошка на основе системы TiNb (40 мас. %) с однородным распределением структурных составляющих по всему объему частицы ввиду низкоэнергетической механоактивации, а также нежелательное наличие в композите поваренной соли NaCl.
В основу настоящего изобретения положена задача создания способа получения композитного порошка на основе системы титан-ниобий для аддитивных технологий с заранее заданным составом и необходимыми свойствами, на основе метода механической активации.
Техническим результатом является обеспечение получения композитного порошка, реализующего способ, с однородным распределением титана и ниобия по всему объему композита, а также уменьшение длительности процесса.
Указанный технический результат достигается тем, что способ получения композитного титан-ниобиевого порошка для аддитивных технологий включает механическую активацию смеси порошков титана и ниобия с добавлением противоагломерирующего компонента, при этом механическую активацию смеси порошков титана и ниобия ведут в планетарной шаровой мельнице ударно-фрикционного типа в течение 10-20 мин, с ускорением мелющих тел 40 g, при соотношении объемов смеси порошков и мелющих тел, равном 1:20, а в качестве противоагломерирующего компонента используют этиловый спирт.
При этом используют смесь порошков титана и ниобия, при массовом соотношении порошка титана и порошка ниобия, равном 6:4.
При этом используют этиловый спирт в количественном соотношении к смеси порошков титана и ниобия, равном 1:250.
После механической активации композитный порошок упаковывают в герметичную тару, заполненную аргоном.
Однородное распределение титана и ниобия по всему объему композитного порошка обусловлено тем, что исходную порошковую смесь подвергают механической активации для перемешивания, интенсивной пластической деформации, сваривания и обеспечения диффузионных процессов при формировании готового продукта.
Количество порошка титана, составляющее 60 мас. %, и порошка ниобия в количестве 40 мас. %, является предпочтительным, так как композитный порошок может быть сырьем для получения низкомодульного бэта-сплава TiNb, то есть сплава состава Ti+Nb (40 мас. %).
Время механической активации, составляющее 10-20 мин, является оптимальным, так как при выдержке менее 10 мин синтезируемый продукт характеризуется большим количеством не связанного порошка титана и ниобия, а при выдержке более 20 мин происходит образование крупных конгломератов, что является отрицательным явлением для дальнейшего использования композитного порошка.
Ускорение мелющих тел выбрано в интервале 40 g, потому что при больших нагрузках (мельница АГО-2 может разогнать мелющие тела почти до 100 g) начинают происходить процессы переноса материала мелющих тел, так называемое "отравление" перемешиваемой смеси, кроме того, в интервале больших ускорений возникает "холодная" сварка порошковых материалов и поверхностей мельницы. Известно, что интервалы ускорений на мельнице зависят и от вида перемешиваемых материалов, но авторами экспериментально установлен такой интервал в 40 g для титана, алюминия, меди, никеля и других подобных материалов. Варьируется в этом случае другой параметр - время.
При этом выбирают соотношение объемов смеси и мелющих тел 1:20. Выбрано указанное соотношение объемов смеси и мелющих тел, исходя из проведенных экспериментов.
В качестве противоагломерирующего и поверхностно-активного вещества (ПАВ) компонента используют этиловый спирт
Использование этилового спирта в предлагаемом изобретении связано с тем, что он легко испаряется и мало влияет на состав конечного продукта. Этиловый спирт выполняет в предлагаемом изобретении не только противоагломерирующую, но также функцию ПАВ и способствует процессу смешивания. После механической активации композитный порошок упаковывают в герметичную тару, заполненную аргоном. Газ защищает готовый продукт от окисления, т.к. поверхность композитного порошка очень активна (практически без окисной пленки).
Пример конкретного выполнения способа
Готовят смесь порошков титана марки ПТМ в количестве 600 г со средним размером 12 мкм и ниобия марки НбП-а со средним размером 5 мкм в количестве 400 г. Смесь указанных порошков подвергают механической активации в планетарной шаровой мельнице АГО-2С ударно-фрикционного типа в течение 15 мин, при ускорении мелющих тел 40 g, соотношении объемов смеси и размольных шаров 1:20, диаметре размольных шаров 8 мм. Корпус камеры охлаждают водой. Перед началом механической обработки добавляют этиловый спирт в количестве 4 г. В процессе механической активации этиловый спирт полностью испаряется. После механической активации композитный порошок упаковывают в герметичную тару, заполненную аргоном.
Конечным продуктом, реализующим предложенный способ, является механокомпозитный порошок TiNb(40 мас. %) с размерами частиц 10-50 мкм.
Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает получение композитного порошка заданного состава с определенными свойствами, с однородным распределением титана и ниобия по всему объему частицы, являющегося экологически чистым за счет отсутствия в продуктах синтеза посторонних веществ, а также сокращается длительность процесса.
Claims (4)
1. Способ получения композитного титан-ниобиевого порошка для аддитивных технологий, включающий механическую активацию смеси порошков титана и ниобия с добавлением противоагломерирующего компонента, отличающийся тем, что механическую активацию смеси порошков титана и ниобия ведут в планетарной шаровой мельнице ударно-фрикционного типа в течение 10-20 мин, с ускорением мелющих тел 40 g, при соотношении объемов смеси порошков и мелющих тел, равном 1:20, а в качестве противоагломерирующего компонента используют этиловый спирт.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют смесь порошков титана и ниобия, при массовом соотношении порошка титана и порошка ниобия, равном 6:4.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют этиловый спирт в количественном соотношении к смеси порошков титана и ниобия, равном 1:250.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после механической активации композитный порошок упаковывают в герметичную тару, заполненную аргоном.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152194A RU2617572C1 (ru) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Способ получения композитного титан-ниобиевого порошка для аддитивных технологий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152194A RU2617572C1 (ru) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Способ получения композитного титан-ниобиевого порошка для аддитивных технологий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617572C1 true RU2617572C1 (ru) | 2017-04-25 |
Family
ID=58643225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015152194A RU2617572C1 (ru) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Способ получения композитного титан-ниобиевого порошка для аддитивных технологий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2617572C1 (ru) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2492256C9 (ru) * | 2012-05-16 | 2013-12-10 | Сергей Валерьевич Панин | Наноструктурный композиционный материал на основе чистого титана и способ его получения |
WO2014155359A1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | K4Sint S.R.L. | Procedure for the mechanical alloying of metals |
-
2015
- 2015-12-07 RU RU2015152194A patent/RU2617572C1/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2492256C9 (ru) * | 2012-05-16 | 2013-12-10 | Сергей Валерьевич Панин | Наноструктурный композиционный материал на основе чистого титана и способ его получения |
WO2014155359A1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | K4Sint S.R.L. | Procedure for the mechanical alloying of metals |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Ksenia Zhuravleva и др. Production of Porous β-Type Ti-40Nb Alloy for Biomedical Applications: Comparison of Selective Laser Melting and Hot Pressing, Materials, N 6, 2013, c. 5700-5712. * |
Ksenia Zhuravleva и др. Production of Porous β-Type Ti-40Nb Alloy for Biomedical Applications: Comparison of Selective Laser Melting and Hot Pressing, Materials, N 6, 2013, c. 5700-5712. ЗЛЕНКО М.А. Аддитивные технологии в машиностроении, Санкт-Петербург, Издательство Политехнического Университета, 2013, с.116-119. * |
ЗЛЕНКО М.А. Аддитивные технологии в машиностроении, Санкт-Петербург, Издательство Политехнического Университета, 2013, с.116-119. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Superelastic behaviors of biomedical porous NiTi alloy with high porosity and large pore size prepared by spark plasma sintering | |
WO2011152359A1 (ja) | セラミックスを含有したチタン合金複合粉およびその製造方法、これを用いた緻密化されたチタン合金材およびその製造方法 | |
CN103443311B (zh) | 用于生产钛合金焊丝的方法 | |
CN105296806A (zh) | 用于粉末基增材制造方法中的γ’沉淀强化的镍基超合金 | |
CN103205721A (zh) | 一种钛铝合金靶材的生产方法 | |
CN104511595A (zh) | 一种高纯钛粉的制备方法 | |
CN104232995B (zh) | 一种高强韧超细晶复合结构钛合金及其制备方法与应用 | |
CN101003868A (zh) | 一种具有梯度孔隙率镍钛形状记忆合金的制备方法 | |
CN104968828B (zh) | Cu-Ga-In-Na靶 | |
WO2016109431A1 (en) | Manufacture of near-net shape titanium alloy articles from metal powders by sintering with atomic hydrogen | |
CN104419847A (zh) | 钛铝铬合金靶材及其制备方法 | |
JP5759426B2 (ja) | チタン合金及びその製造方法 | |
WO2012124661A1 (ja) | 高強度・低弾性に優れるチタン-マグネシウム材料 | |
EA018035B1 (ru) | Способ получения изделий из титановых сплавов | |
RU2617572C1 (ru) | Способ получения композитного титан-ниобиевого порошка для аддитивных технологий | |
Rudinsky et al. | Spark plasma sintering and age hardening of an Al–Zn–Mg alloy powder blend | |
CN107034375A (zh) | 一种利用氢化钛粉制备高致密度钛制品的方法 | |
CN108637255B (zh) | 一种多孔NiTi合金的制备方法 | |
WO2013022531A1 (en) | Manufacture of near-net shape titanium alloy articles from metal powders by sintering with presence of atomic hydrogen | |
JP2019516021A (ja) | チタンまたはチタン合金にて構成される部材の粉末冶金を用いた製造方法 | |
Mwamba et al. | The use of titanium hydride in blending and mechanical alloying of Ti-Al alloys | |
CN111438355B (zh) | 一种铬铝硅靶材及其制备方法 | |
KR101449954B1 (ko) | 복합 비정질 금속재료 및 그 제조방법 | |
Gülsoy et al. | Injection molding of mechanical alloyed Ti–Fe–Zr powder | |
Yuan et al. | Forming and control of pores by capsule-free hot isostatic pressing in NiTi shape memory alloys |