1.本發(fā)明屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

2.隨著航空、航天、兵器、艦船、化工、能源等領(lǐng)域的發(fā)展，一方面對(duì)包括套筒類零件在內(nèi)的工具的需求量增加，另一方面也提出了更加苛刻的性能要求，如耐腐蝕、輕便、無(wú)磁、超強(qiáng)耐用等。雖然鈦合金因其強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，但是，由于鈦合金特殊的物理和力學(xué)性能，具有強(qiáng)度高，變形能力差，冷加工硬化嚴(yán)重，回彈強(qiáng)，易開裂，易粘模等缺陷。當(dāng)前鈦合金緊固件大多采用熱鐓加工方法，存在產(chǎn)品質(zhì)量差，材料單耗高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，廢品率高及成本高等缺點(diǎn)，無(wú)法滿足航空、航天等特殊領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

3.粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，它已成為解決新材料問(wèn)題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。目前的鈦合金緊固件熱鐓加工方式，力學(xué)性能不高，無(wú)法滿足鈦合金緊固件要承受力的要求，因此我們提出一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的在于提供一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出目前的鈦合金緊固件熱鐓加工方式，緊固件力學(xué)性能不高的問(wèn)題。

5.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

6.s1、配料：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，稱取氫化鈦粉450

?

500份、鐵粉20

?

40份、硅粉20

?

40份、碳粉2

?

10份、硬脂酸鋅5

?

20份、銅粉5

?

20份、硫化錳2

?

10份、潤(rùn)滑劑1

?

3份、機(jī)油1

?

3份、二硫化鉬1

?

5份、釩1

?

5份；

7.s2、混料：將上述稱重好的配料除潤(rùn)滑劑和機(jī)油外均研磨制成粉末放入混料機(jī)中攪拌60min，然后加入潤(rùn)滑劑和機(jī)油在混料機(jī)內(nèi)混合攪拌45min

?

60min；

8.s3、磨料：將混合均勻的粉料放入高能球磨機(jī)中，采用高能球磨機(jī)將粉料直接破碎成鈦合金粉末；

9.s4、壓制：將磨好好的原料放入緊固件模具中，在600mpa

?

800mpa壓力下壓制5min；

10.s5、燒結(jié)：將壓制好的毛坯通過(guò)燒結(jié)網(wǎng)送入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，并且進(jìn)行加壓，燒結(jié)時(shí)間為200

?

400min；

11.s6、浸油：將燒結(jié)后的成品降溫，然后通過(guò)網(wǎng)袋送入浸油機(jī)內(nèi)進(jìn)行浸油；

12.s7、精整：用車削方法去除熱等靜壓完成的粉末毛坯，對(duì)毛坯進(jìn)行精加工，獲得符合尺寸精度要求的緊固件；

13.s8、清洗：將精整后的產(chǎn)品通過(guò)清洗機(jī)進(jìn)行清洗；

14.s9、發(fā)黑：將清洗過(guò)后的產(chǎn)品通過(guò)發(fā)黑筐放入帶發(fā)黑爐內(nèi)進(jìn)行發(fā)黑；

15.s10、包裝：將發(fā)黑后的產(chǎn)品出爐冷卻，檢驗(yàn)后包裝入庫(kù)。

16.優(yōu)選的，s1中，tih2粉末及其它金屬元素粉末的顆粒直徑為10μm～150μm，其它粉末的顆粒直徑為50μm～300μm。

17.優(yōu)選的，s2中采用純度為99.99％以上的ar氣作為保護(hù)氣氛，高能球磨的球料比為5:1～20:1，高能球磨的轉(zhuǎn)速為100～300轉(zhuǎn)/分，高能球磨制得的粉末晶粒尺寸為50～100nm。

18.優(yōu)選的，s4中的緊固件模具設(shè)置為304不銹鋼包套，加壓后獲得相對(duì)密度99.8％，尺寸誤差小于1％的熱等靜壓零件。

19.優(yōu)選的，s5中，包括預(yù)燒結(jié)和壓力燒結(jié)，其中在650℃

?

850℃預(yù)燒結(jié)60

?

120min，在該溫度下在200mpa

?

300mpa壓力下整形和再次擠壓，在1050℃

?

1150℃溫度下燒結(jié)200

?

300min。

20.優(yōu)選的，s6中所述的成品降溫為勻速降溫處理，降溫速度為不超過(guò)5℃/min。

21.優(yōu)選的，s7中的緊固件精整，包括端面粗磨，精磨、內(nèi)壁的加工；端面精磨后兩端面的平面度可達(dá)0.002mm以內(nèi)，高度精度達(dá)

±

0.003mm以內(nèi)。

22.優(yōu)選的，s9中，烘干溫度為350℃

?

400℃，時(shí)間為30min，通蒸汽溫度500℃

?

550℃，時(shí)間為120min，保溫溫度為550℃

?

600℃，時(shí)間為30min，出爐溫度為450℃

?

500℃，蒸汽壓力為0.1mpa

?

0.3mpa。

23.與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明通過(guò)粉末作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，從而有效地減少合金中的孔隙，提高合金致密度，以及減少形變加工后出現(xiàn)的大量位錯(cuò)，提高合金的強(qiáng)度，使合金具有更均勻的顯微組織和更好的力學(xué)性能。該方法效率高、成本低、材料利用率高，適于大批量的生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

24.圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

25.下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

26.實(shí)施例1

27.s1、配料：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，稱取氫化鈦粉450份、鐵粉20份、硅粉20份、碳粉2份、硬脂酸鋅5份、銅粉5份、硫化錳2份、潤(rùn)滑劑1份、機(jī)油1份、二硫化鉬1份、釩1份；

28.s2、混料：將上述稱重好的配料除潤(rùn)滑劑和機(jī)油外均研磨制成粉末放入混料機(jī)中攪拌60min，然后加入潤(rùn)滑劑和機(jī)油在混料機(jī)內(nèi)混合攪拌45min

?

60min；

29.s3、磨料：將混合均勻的粉料放入高能球磨機(jī)中，采用高能球磨機(jī)將粉料直接破碎成鈦合金粉末；

30.s4、壓制：將磨好好的原料放入緊固件模具中，在600mpa

?

800mpa壓力下壓制5min；

31.s5、燒結(jié)：將壓制好的毛坯通過(guò)燒結(jié)網(wǎng)送入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，并且進(jìn)行加壓，燒結(jié)時(shí)間為200

?

400min；

32.s6、浸油：將燒結(jié)后的成品降溫，然后通過(guò)網(wǎng)袋送入浸油機(jī)內(nèi)進(jìn)行浸油；

33.s7、精整：用車削方法去除熱等靜壓完成的粉末毛坯，對(duì)毛坯進(jìn)行精加工，獲得符合尺寸精度要求的緊固件；

34.s8、清洗：將精整后的產(chǎn)品通過(guò)清洗機(jī)進(jìn)行清洗；

35.s9、發(fā)黑：將清洗過(guò)后的產(chǎn)品通過(guò)發(fā)黑筐放入帶發(fā)黑爐內(nèi)進(jìn)行發(fā)黑；

36.s10、包裝：將發(fā)黑后的產(chǎn)品出爐冷卻，檢驗(yàn)后包裝入庫(kù)。

37.實(shí)施例2

38.s1、配料：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，稱取氫化鈦粉500份、鐵粉40份、硅粉40份、碳粉10份、硬脂酸鋅20份、銅粉20份、硫化錳10份、潤(rùn)滑劑3份、機(jī)油3份、二硫化鉬5份、釩5份；

39.s2、混料：將上述稱重好的配料除潤(rùn)滑劑和機(jī)油外均研磨制成粉末放入混料機(jī)中攪拌60min，然后加入潤(rùn)滑劑和機(jī)油在混料機(jī)內(nèi)混合攪拌45min

?

60min；

40.s3、磨料：將混合均勻的粉料放入高能球磨機(jī)中，采用高能球磨機(jī)將粉料直接破碎成鈦合金粉末；

41.s4、壓制：將磨好好的原料放入緊固件模具中，在600mpa

?

800mpa壓力下壓制5min；

42.s5、燒結(jié)：將壓制好的毛坯通過(guò)燒結(jié)網(wǎng)送入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，并且進(jìn)行加壓，燒結(jié)時(shí)間為200

?

400min；

43.s6、浸油：將燒結(jié)后的成品降溫，然后通過(guò)網(wǎng)袋送入浸油機(jī)內(nèi)進(jìn)行浸油；

44.s7、精整：用車削方法去除熱等靜壓完成的粉末毛坯，對(duì)毛坯進(jìn)行精加工，獲得符合尺寸精度要求的緊固件；

45.s8、清洗：將精整后的產(chǎn)品通過(guò)清洗機(jī)進(jìn)行清洗；

46.s9、發(fā)黑：將清洗過(guò)后的產(chǎn)品通過(guò)發(fā)黑筐放入帶發(fā)黑爐內(nèi)進(jìn)行發(fā)黑；

47.s10、包裝：將發(fā)黑后的產(chǎn)品出爐冷卻，檢驗(yàn)后包裝入庫(kù)。

48.實(shí)施例3

49.s1、配料：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，稱取氫化鈦粉470份、鐵粉30份、硅粉30份、碳粉5份、硬脂酸鋅10份、銅粉10份、硫化5份、潤(rùn)滑劑2份、機(jī)油2份、二硫化鉬2份、釩2份；

50.s2、混料：將上述稱重好的配料除潤(rùn)滑劑和機(jī)油外均研磨制成粉末放入混料機(jī)中攪拌60min，然后加入潤(rùn)滑劑和機(jī)油在混料機(jī)內(nèi)混合攪拌45min

?

60min；

51.s3、磨料：將混合均勻的粉料放入高能球磨機(jī)中，采用高能球磨機(jī)將粉料直接破碎成鈦合金粉末；

52.s4、壓制：將磨好好的原料放入緊固件模具中，在600mpa

?

800mpa壓力下壓制5min；

53.s5、燒結(jié)：將壓制好的毛坯通過(guò)燒結(jié)網(wǎng)送入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，并且進(jìn)行加壓，燒結(jié)時(shí)間為200

?

400min；

54.s6、浸油：將燒結(jié)后的成品降溫，然后通過(guò)網(wǎng)袋送入浸油機(jī)內(nèi)進(jìn)行浸油；

55.s7、精整：用車削方法去除熱等靜壓完成的粉末毛坯，對(duì)毛坯進(jìn)行精加工，獲得符合尺寸精度要求的緊固件；

56.s8、清洗：將精整后的產(chǎn)品通過(guò)清洗機(jī)進(jìn)行清洗；

57.s9、發(fā)黑：將清洗過(guò)后的產(chǎn)品通過(guò)發(fā)黑筐放入帶發(fā)黑爐內(nèi)進(jìn)行發(fā)黑；

58.s10、包裝：將發(fā)黑后的產(chǎn)品出爐冷卻，檢驗(yàn)后包裝入庫(kù)。

59.實(shí)施例4

60.s1、配料：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，稱取氫化鈦粉485份、鐵粉35份、硅粉35份、碳粉7份、硬脂酸鋅13份、銅粉13份、硫化錳7份、潤(rùn)滑劑2份、機(jī)油2份、二硫化鉬4份、釩4份；

61.s2、混料：將上述稱重好的配料除潤(rùn)滑劑和機(jī)油外均研磨制成粉末放入混料機(jī)中攪拌60min，然后加入潤(rùn)滑劑和機(jī)油在混料機(jī)內(nèi)混合攪拌45min

?

60min；

62.s3、磨料：將混合均勻的粉料放入高能球磨機(jī)中，采用高能球磨機(jī)將粉料直接破碎成鈦合金粉末；

63.s4、壓制：將磨好好的原料放入緊固件模具中，在600mpa

?

800mpa壓力下壓制5min；

64.s5、燒結(jié)：將壓制好的毛坯通過(guò)燒結(jié)網(wǎng)送入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，并且進(jìn)行加壓，燒結(jié)時(shí)間為200

?

400min；

65.s6、浸油：將燒結(jié)后的成品降溫，然后通過(guò)網(wǎng)袋送入浸油機(jī)內(nèi)進(jìn)行浸油；

66.s7、精整：用車削方法去除熱等靜壓完成的粉末毛坯，對(duì)毛坯進(jìn)行精加工，獲得符合尺寸精度要求的緊固件；

67.s8、清洗：將精整后的產(chǎn)品通過(guò)清洗機(jī)進(jìn)行清洗；

68.s9、發(fā)黑：將清洗過(guò)后的產(chǎn)品通過(guò)發(fā)黑筐放入帶發(fā)黑爐內(nèi)進(jìn)行發(fā)黑；

69.s10、包裝：將發(fā)黑后的產(chǎn)品出爐冷卻，檢驗(yàn)后包裝入庫(kù)。

70.實(shí)施例5

71.s1、配料：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，稱取氫化鈦粉450份、鐵粉20份、硅粉20份、碳粉5份、硬脂酸鋅15份、銅粉15份、硫化錳5份、潤(rùn)滑劑2份、機(jī)油2份、二硫化鉬3份、釩3份；

72.s2、混料：將上述稱重好的配料除潤(rùn)滑劑和機(jī)油外均研磨制成粉末放入混料機(jī)中攪拌60min，然后加入潤(rùn)滑劑和機(jī)油在混料機(jī)內(nèi)混合攪拌50min；

73.s3、磨料：將混合均勻的粉料放入高能球磨機(jī)中，采用高能球磨機(jī)將粉料直接破碎成鈦合金粉末；

74.s4、壓制：將磨好好的原料放入緊固件模具中，在700mpa壓力下壓制5min；

75.s5、燒結(jié)：將壓制好的毛坯通過(guò)燒結(jié)網(wǎng)送入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，并且進(jìn)行加壓，燒結(jié)時(shí)間為300min；

76.s6、浸油：將燒結(jié)后的成品降溫，然后通過(guò)網(wǎng)袋送入浸油機(jī)內(nèi)進(jìn)行浸油；

77.s7、精整：用車削方法去除熱等靜壓完成的粉末毛坯，對(duì)毛坯進(jìn)行精加工，獲得符合尺寸精度要求的緊固件；

78.s8、清洗：將精整后的產(chǎn)品通過(guò)清洗機(jī)進(jìn)行清洗；

79.s9、發(fā)黑：將清洗過(guò)后的產(chǎn)品通過(guò)發(fā)黑筐放入帶發(fā)黑爐內(nèi)進(jìn)行發(fā)黑；

80.s10、包裝：將發(fā)黑后的產(chǎn)品出爐冷卻，檢驗(yàn)后包裝入庫(kù)。

81.本發(fā)明通過(guò)粉末作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，從而有效地減少合金中的孔隙，提高合金致密度，以及減少形變加工后出現(xiàn)的大量位錯(cuò)，提高合金的強(qiáng)度，使合金具有更均勻的顯微組織和更好的力學(xué)性能。該方法效率高、成本低、材料利用率高，適于大批量的生產(chǎn)。

82.最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可

以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，其特征在于：包括如下步驟：s1、配料：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，稱取氫化鈦粉450

?

500份、鐵粉20

?

40份、硅粉20

?

40份、碳粉2

?

10份、硬脂酸鋅5

?

20份、銅粉5

?

20份、硫化錳2

?

10份、潤(rùn)滑劑1

?

3份、機(jī)油1

?

3份、二硫化鉬1

?

5份、釩1

?

5份；s2、混料：將上述稱重好的配料除潤(rùn)滑劑和機(jī)油外均研磨制成粉末放入混料機(jī)中攪拌60min，然后加入潤(rùn)滑劑和機(jī)油在混料機(jī)內(nèi)混合攪拌45min

?

60min；s3、磨料：將混合均勻的粉料放入高能球磨機(jī)中，采用高能球磨機(jī)將粉料直接破碎成鈦合金粉末；s4、壓制：將磨好好的原料放入緊固件模具中，在600mpa

?

800mpa壓力下壓制5min；s5、燒結(jié)：將壓制好的毛坯通過(guò)燒結(jié)網(wǎng)送入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，并且進(jìn)行加壓，燒結(jié)時(shí)間為200

?

400min；s6、浸油：將燒結(jié)后的成品降溫，然后通過(guò)網(wǎng)袋送入浸油機(jī)內(nèi)進(jìn)行浸油；s7、精整：用車削方法去除熱等靜壓完成的粉末毛坯，對(duì)毛坯進(jìn)行精加工，獲得符合尺寸精度要求的緊固件；s8、清洗：將精整后的產(chǎn)品通過(guò)清洗機(jī)進(jìn)行清洗；s9、發(fā)黑：將清洗過(guò)后的產(chǎn)品通過(guò)發(fā)黑筐放入帶發(fā)黑爐內(nèi)進(jìn)行發(fā)黑；s10、包裝：將發(fā)黑后的產(chǎn)品出爐冷卻，檢驗(yàn)后包裝入庫(kù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，其特征在于：s1中，tih2粉末及其它金屬元素粉末的顆粒直徑為10μm～150μm，其它粉末的顆粒直徑為50μm～300μm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，其特征在于：s2中采用純度為99.99％以上的ar氣作為保護(hù)氣氛，高能球磨的球料比為5:1～20:1，高能球磨的轉(zhuǎn)速為100～300轉(zhuǎn)/分，高能球磨制得的粉末晶粒尺寸為50～100nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，其特征在于：s4中的緊固件模具設(shè)置為304不銹鋼包套，加壓后獲得相對(duì)密度99.8％，尺寸誤差小于1％的熱等靜壓零件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，其特征在于：s5中，包括預(yù)燒結(jié)和壓力燒結(jié)，其中在650℃

?

850℃預(yù)燒結(jié)60

?

120min，在該溫度下在200mpa

?

300mpa壓力下整形和再次擠壓，在1050℃

?

1150℃溫度下燒結(jié)200

?

300min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，其特征在于：s6中所述的成品降溫為勻速降溫處理，降溫速度為不超過(guò)5℃/min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，其特征在于：s7中的緊固件精整，包括端面粗磨，精磨、內(nèi)壁的加工；端面精磨后兩端面的平面度可達(dá)0.002mm以內(nèi)，高度精度達(dá)

±

0.003mm以內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，其特征在于：s9中，烘干溫度為350℃

?

400℃，時(shí)間為30min，通蒸汽溫度500℃

?

550℃，時(shí)間為120min，保溫溫度為550℃

?

600℃，時(shí)間為30min，出爐溫度為450℃

?

500℃，蒸汽壓力為0.1mpa

?

0.3mpa。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種粉末冶金高力學(xué)性能鈦合金緊固件的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：配料；混料：將稱重好的配料除潤(rùn)滑劑和機(jī)油外均研磨制成粉末放入混料機(jī)中攪拌；磨料：將混合均勻的粉料放入高能球磨機(jī)中破碎成鈦合金粉末；壓制：將磨好好的原料放入緊固件模具中壓制；燒結(jié)：將壓制好的毛坯通過(guò)燒結(jié)網(wǎng)送入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，浸油：將燒結(jié)后的成品降溫，然后通過(guò)網(wǎng)袋送入浸油機(jī)內(nèi)進(jìn)行浸油；精整：對(duì)毛坯進(jìn)行精加工，獲得符合尺寸精度要求的緊固件。本發(fā)明提高合金的強(qiáng)度，使合金具有更均勻的顯微組織和更好的力學(xué)性能。該方法效率高、成本低、材料利用率高，適于大批量的生產(chǎn)。適于大批量的生產(chǎn)。適于大批量的生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：邱敬文

受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州鵬賢新材料科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.08.30

技術(shù)公布日：2021/11/30