[go: up one dir, main page]

CN113927033B - 一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法 - Google Patents

一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113927033B
CN113927033B CN202010603572.4A CN202010603572A CN113927033B CN 113927033 B CN113927033 B CN 113927033B CN 202010603572 A CN202010603572 A CN 202010603572A CN 113927033 B CN113927033 B CN 113927033B
Authority
CN
China
Prior art keywords
percent
stainless steel
steel plate
sheath
titanium alloy
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
CN202010603572.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113927033A (zh
Inventor
赵军
史昆
薛松海
刘时兵
曲赫威
刘鸿羽
倪嘉
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.)
China Academy Of Machinery Science And Technology Group Co ltd
Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Original Assignee
China Academy Of Machinery Science And Technology Group Co ltd
Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
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 China Academy Of Machinery Science And Technology Group Co ltd, Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd filed Critical China Academy Of Machinery Science And Technology Group Co ltd
Priority to CN202010603572.4A priority Critical patent/CN113927033B/zh
Publication of CN113927033A publication Critical patent/CN113927033A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113927033B publication Critical patent/CN113927033B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15—Hot isostatic pressing
    • 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
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/1208—Containers or coating used therefor
    • B22F3/1216—Container composition
    • 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
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
    • B22F7/04—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers with one or more layers not made from powder, e.g. made from solid metal
    • 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
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • 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
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
    • B22F7/04—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers with one or more layers not made from powder, e.g. made from solid metal
    • B22F2007/042—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers with one or more layers not made from powder, e.g. made from solid metal characterised by the layer forming method
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明提供一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法，该方法采用热等静压粉末冶金技术在不锈钢板材上结合一层钛合金，得到钛合金复合不锈钢板材。本发明方法降低生产成本：传统化工容器完全采用钛合金材料制备，成本高，无法大规模推广使用，本发明主要利用热等静压粉末冶金技术在不锈钢板材上结合一层钛合金，不但能降低成本，减轻重量，还能提高设备使用寿命。

Description

一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法
技术领域
本发明属于钛合金构件制造技术领域，具体涉及一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法。
背景技术
钛合金因具有优良的耐腐蚀、高比强度、以及良好的低温性能等优异特性，在化工容器、低温容器等制造领域获得了大量的应用。
目前，低温腐蚀性容器一般采用钛合金制备，随着市场竞争和节约贵重金属原材料的需求日益增强，完全采用钛合金制备板坯或者锻料再加工成容器或者特殊零部件的方法已经无法满足低成本的需求，需要从成形方法和金属材料节约方面进行革新和改进。热等静压粉末冶金技术可以将不同的材料通过包套封装，然后热等静压压合，不但能压合金属本身的缺陷，还能实现不同材质的两部分结构完全扩散连接，可以将与腐蚀性液体直接接触的材质选择成钛合金，不接触的金属选择成不锈钢，能有效的降低生产成本，同时提高设备使用寿命。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法，主要是将不锈钢板材和DTG包套焊接，向包套里面灌装钛合金粉末，并利用热等静压工艺将钛合金粉末压致密，并与不锈钢板材紧密结合。本发明方法解决的技术问题是：传统化工容器完全采用钛合金材料制备，成本高，无法大规模推广使用，本发明主要利用热等静压粉末冶金技术在不锈钢板材上结合一层钛合金，不但能降低成本，减轻重量，还能提高设备使用寿命。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法，该方法采用热等静压粉末冶金技术在不锈钢板材上结合一层钛合金，得到钛合金复合不锈钢板材。
该方法具体步骤如下：
步骤一、钛合金复合不锈钢板材成形包套的制备：将不锈钢板材与DTG板材包套组合转配并焊接，得到钛合金复合不锈钢板材成形包套；
步骤二、对步骤一得到的钛合金复合不锈钢板材成形包套装入粒度为45μm～180μm的TA1合金球形粉末进行灌粉，得到灌粉的板材包套，高温下抽真空，然后进行封焊得到高承压泵体成形包套；
步骤三、高承压泵体成形包套进行热等静压处理，处理后的包套通过机械加工或化学溶解的方法进行去除，得到钛合金复合不锈钢板材。
所述步骤一中DTG板材包套采用DTG低碳钢制备，所述DTG低碳钢质量分数组成：碳占0.01～0.05％，硅占0.1～0.3％，镍0.4～0.6％，余量为铁。
所述步骤一中DTG板材包套的壁厚为3mm～10mm，不锈钢板材的壁厚为5mm～20mm。DTG板材壁厚主要是根据零部件大小来确定，零件重量越大，壁厚需要适当增厚。不锈钢板材壁厚同理，零件越大，强度需求越高，壁厚就需要适当加厚。
所述步骤二中TA1合金粉末成份：C为0.02～0.05％、Fe为0.03～0.08％、Si为0.03～0.08％，N为0.03～0.05％、H为0.005～0.0125％、O为0.03～0.08％，余量为Ti。
所述步骤二中温度为300℃～400℃，真空度≤10-3Pa。
所述步骤三中热等静压工艺条件为910℃～940℃，120MPa～140MPa氩气压力，保温2小时～3小时，炉冷至300℃以下出炉。所述步骤三中化学溶解用的配方：浓度为20％硝酸和浓度为0.2％的盐酸混合溶液，其中硝酸溶液质量百分比80％～95％，其余为盐酸溶液。
本发明优点：
针对化工容器低成本、耐腐蚀的需求，利用本工艺制备出的钛合金复合不锈钢板材，具有高内部质量、高表面质量、高性能的优点，同时相比较其他工艺方法大幅度提高了质量、降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围不受实施例的限制，如果该领域的技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法，具体实施如下：
第1步，制备出粉末冶金板材包套所需的原材料DTG低碳钢，材料质量分数组成：碳占0.02，硅占0.1％，镍0.4％，余量为铁。
第2步，准备5mm厚度的不锈钢板材。
第3步，设计DTG板材包套，并加工成3mm壁厚的板材包套。
第4步，将步骤(3)加工得到的板材包套与步骤(2)进行组合装配并进行焊接，得到钛合金复合不锈钢板材成形包套；
第5步，在步骤(4)得到的板材成形包套中装入TA1合金球形粉末，球形粉末粒度45μm～180μm；
TA1合金粉末成份：C为0.02％、Fe为0.03％、Si为0.03％，N为0.03％、H为0.0125％、O为0.08％，余量为Ti。
第6步，将步骤(5)中灌粉的板材包套，加热到300℃～400℃进行高温下抽真空，真空度≤10-3Pa，然后进行封焊；
第7步，将步骤(6)封焊后的板材包套进行热等静压处理，热等静压工艺为910℃～940℃，120MPa～140MPa氩气压力，保温2小时～3小时，炉冷至300℃以下出炉；
第8步，将热等静压后的板材包套通过机械加工或化学溶解的方法进行去除，得到钛合金复合不锈钢板材部件。所述化学溶解用的配方：浓度为20％硝酸和浓度为0.2％的盐酸混合溶液，其中硝酸溶液质量百分比80％，其余为盐酸溶液。
实际应用：
热等静压粉末冶金工艺制备的钛合金复合不锈钢板材在1MPa压力下硝酸液体中使用，产品生产成本相比完全使用TA1板材降低了20％，经济效益显著。
实施例2
本发明提供一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法，具体实施如下：
第1步，制备出粉末冶金板材包套所需的原材料DTG低碳钢，材料质量分数组成：碳占0.05％，硅占0.3％，镍0.5％，余量为铁；。
第2步，准备5mm厚度的不锈钢板材。
第3步，设计DTG板材包套，并加工成3mm壁厚的板材包套。
第4步，将步骤(3)加工得到的板材包套与步骤(2)进行组合装配并进行焊接，得到钛合金复合不锈钢板材成形包套；
第5步，在步骤(4)得到的板材成形包套中装入TA1合金球形粉末，球形粉末粒度45μm～180μm；
TA1合金粉末成份：C为0.04％、Fe为0.06％、Si为0.05％，N为0.04％、H为0.008％、O为0.06％，余量为Ti。
第6步，将步骤(5)中灌粉的板材包套，加热到300℃～400℃进行高温下抽真空，真空度≤10-3Pa，然后进行封焊；
第7步，将步骤(6)封焊后的板材包套进行热等静压处理，热等静压工艺为910℃～940℃，120MPa～140MPa氩气压力，保温2小时～3小时，炉冷至300℃以下出炉；
第8步，将热等静压后的板材包套通过机械加工或化学溶解的方法进行去除，得到钛合金复合不锈钢板材部件。所述化学溶解用的配方：浓度为20％硝酸和浓度为0.2％的盐酸混合溶液，其中硝酸溶液质量百分比95％，其余为盐酸溶液。
实际应用：
热等静压粉末冶金工艺制备的钛合金复合不锈钢板材在1MPa压力下硝酸液体中使用，设备寿命相比完全使用不锈钢板材延长了300天，经济效益显著。
实施例3
本发明提供一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法，具体实施如下：
第1步，制备出粉末冶金板材包套所需的原材料DTG低碳钢，材料质量分数组成：碳占0.03，硅占0.3％，镍0.5％，余量为铁；。
第2步，准备5mm厚度的不锈钢板材。
第3步，设计DTG板材包套，并加工成3mm壁厚的板材包套。
第4步，将步骤(3)加工得到的板材包套与步骤(2)进行组合装配并进行焊接，得到钛合金复合不锈钢板材成形包套；
第5步，在步骤(4)得到的板材成形包套中装入TA1合金球形粉末，球形粉末粒度45μm～180μm；
TA1合金粉末成份：C为0.03％、Fe为0.05％、Si为0.04％，N为0.04％、H为0.0125％、O为0.07％，余量为Ti。
第6步，将步骤(5)中灌粉的板材包套，加热到300℃～400℃进行高温下抽真空，真空度≤10-3Pa，然后进行封焊；
第7步，将步骤(6)封焊后的板材包套进行热等静压处理，热等静压工艺为910℃～940℃，120MPa～140MPa氩气压力，保温2小时～3小时，炉冷至300℃以下出炉；
第8步，将热等静压后的板材包套通过机械加工或化学溶解的方法进行去除，得到钛合金复合不锈钢板材部件。所述化学溶解用的配方：浓度为20％硝酸和浓度为0.2％的盐酸混合溶液，其中硝酸溶液质量百分比85％，其余为盐酸溶液。
实际应用：
热等静压粉末冶金工艺制备的钛合金复合不锈钢板材在1MPa压力下硝酸液体中使用，产品检修周期相比完全使用不锈钢板材延长了100天，经济效益显著。

Claims (4)

1.一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法，其特征在于：该方法采用热等静压粉末冶金技术在不锈钢板材上结合一层钛合金，得到钛合金复合不锈钢板材，具体步骤如下：
步骤一、钛合金复合不锈钢板材成形包套的制备：将不锈钢板材与DTG板材包套组合装配并焊接，得到钛合金复合不锈钢板材成形包套；其中DTG板材包套采用DTG低碳钢制备，所述DTG低碳钢质量分数组成：碳占0.01～0.05％，硅占0.1～0.3％，镍0.4～0.6％，余量为铁；
步骤二、对步骤一得到的钛合金复合不锈钢板材成形包套装入粒度为45μm～180μm的TA1合金球形粉末进行灌粉，得到灌粉的板材包套，高温下抽真空，然后进行封焊得到高承压泵体成形包套；
步骤三、高承压泵体成形包套进行热等静压处理，热等静压工艺条件为910℃～940℃，120MPa～140MPa氩气压力，保温2小时～3小时，炉冷至300℃以下出炉；处理后的包套通过化学溶解的方法进行去除，得到钛合金复合不锈钢板材；所述化学溶解用的配方为：浓度为20％硝酸和浓度为0.2％的盐酸混合溶液，其中硝酸溶液质量百分比80％～95％，其余为盐酸溶液。
2.根据权利要求1所述的采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法，其特征在于：所述步骤一中DTG板材包套的壁厚为3mm～10mm，不锈钢板材的壁厚为5mm～20mm。
3.根据权利要求1所述的采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法，其特征在于：所述步骤二中TA1合金粉末成份：C为0.02～0.05％、Fe为0.03～0.08％、Si为0.03～0.08％，N为0.03～0.05％、H为0.005～0.0125％、O为0.03～0.08％，余量为Ti。
4.根据权利要求1所述的采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法，其特征在于：所述步骤二中温度为300℃～400℃，真空度≤10-3Pa。
CN202010603572.4A 2020-06-29 2020-06-29 一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法 Active CN113927033B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010603572.4A CN113927033B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010603572.4A CN113927033B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113927033A CN113927033A (zh) 2022-01-14
CN113927033B true CN113927033B (zh) 2023-08-11

Family

ID=79272747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010603572.4A Active CN113927033B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113927033B (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2140066T3 (es) * 1995-03-10 2000-02-16 Powdrex Ltd Polvos de acero inoxidable y articulos producidos de los mismos por pulvimetalurgia.
CN102554455B (zh) * 2011-12-31 2015-07-08 宁波江丰电子材料股份有限公司 钨钛合金靶材与铜合金背板扩散焊接方法
CN104889399B (zh) * 2015-05-15 2017-10-10 安泰科技股份有限公司 粉末冶金工艺制备耐磨耐蚀合金管件的方法
CN106312071B (zh) * 2015-06-19 2019-05-10 宁波江丰电子材料股份有限公司 钨钛管靶的制造方法
CN106513685B (zh) * 2016-11-10 2019-09-20 华中科技大学 一种粉末近熔融态热等静压净成形方法
CN109759593A (zh) * 2017-11-09 2019-05-17 浙江德立精密合金科技有限公司 粉末冶金工艺制备耐磨耐蚀合金棒材的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113927033A (zh) 2022-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108085528B (zh) 一种原位内生纳米NbB2颗粒细化及强化铝合金的方法
CN103071793B (zh) 钼溅射靶材热等静压生产方法
CN104789833B (zh) 一种含镁高强度铝合金材料及其处理工艺
CN108251695B (zh) 一种钛铝铌锆钼合金的制备方法
CN105603259A (zh) 一种in718合金的粉末冶金方法
CN107022739A (zh) 溅射镀膜用钼旋转靶材的制造方法
CN104451277A (zh) 铬铝合金靶材及其制备方法
CN106077996A (zh) 用于铝青铜/不锈钢钎焊的活性耐热铜基钎料及其制备方法
CN107779706A (zh) 一种铝锂合金及挤压方法
CN113927033B (zh) 一种采用粉末冶金工艺异种合金复合成形方法
CN105063501A (zh) 纳米/微米晶复合的316l不锈钢的制备方法
CN104451274B (zh) 一种铝合金的制备方法
CN101338385A (zh) 一种含氮/高氮不锈钢制品及其制备方法
CN105057671B (zh) 一种利用热等静压焊接工艺制备中子吸收板的方法
CN101225485A (zh) 液态置氢熔炼Ti6Al4V合金的方法
CN104131184B (zh) 一种铜氮化铝复合材料的制备方法
CN104232955A (zh) 一种Cu-Cr-FeC复合材料的制备方法
CN110564987A (zh) 高强、高导电磁兼容铜合金及其带材制备方法
CN114277295B (zh) 一种弱基面织构高强度镁锂合金及其制备方法
CN104874636A (zh) 以铜为中间层钛钢复合板的高温制备方法
WO2023004862A1 (zh) 高强度稀土增强的铝合金及其制备方法
CN102979937B (zh) 一种止回阀阀体铝合金铸造方法
CN113388761A (zh) 一种电子封装用铝硅合金盖板材料及其制备方法
CN107699769A (zh) 一种含铝的室温压缩超塑性的Fe‑Co‑Cr‑Ni高熵合金及其制备工艺
CN106735171A (zh) 一种钛铝预合金粉末置氢与两步除氢热等静压成形方法

Legal Events

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