CN108893653A - 一种耐磨钛合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨钛合金材料，所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为10～15％，铜为2～5％，锰为1.5～3.2％，锆为3～8％，硅为0.8～2.3％，铬为0.5～1.8％，铌和钽的总量为0.1～0.5％，余量为钛和不可避免的杂质。本发明还公开了一种耐磨钛合金材料的制备方法，包括以下步骤：(1)称取上述质量百分比的合金材料，混合均匀，得到混合粉末；(2)将上述混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中，以50～150℃/min的速率升温至1000～1400℃，烧结1～2h，随炉冷却至室温，得到耐磨钛合金材料。本发明中的合金材料不仅具有较高硬度、较好的耐磨性及耐腐蚀性，而且抗冲击性能良好，不易磨损脱落。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，特别是涉及一种耐磨钛合金材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展和制造业的生产需要，对耐磨耐腐蚀性的合金材料要求也越来越高，特别是针对不同的使用环境提出了具有针对性和专业性的合金材料需求。
钛合金管是利用钛合金制作的管子，具有较高的力学性能、优良的冲压性能，并可进行各种形式的焊接，焊接接头强度可达基体金属强度的90％，且切削加工性能良好。钛合金的优点是比强度高，耐腐蚀性能好，在航天航空和石油化工等工业部门广发用作结构材料，但是其缺点是硬度低、耐磨性能差，当用作管件时，易磨损。
为此，有必要针对上述问题，提出一种耐磨钛合金材料及其制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨钛合金材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐磨钛合金材料，所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为10～15％，铜为2～5％，锰为1.5～3.2％，锆为3～8％，硅为0.8～2.3％，铬为0.5～1.8％，铌和钽的总量为0.1～0.5％，余量为钛和不可避免的杂质。
优选的，所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为11～14％，铜为3～4％，锰为2.2～2.8％，锆为4～6％，硅为1.3～1.9％，铬为1～1.5％，铌和钽的总量为0.2～0.4％，余量为钛和不可避免的杂质。
优选的，所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为12.5％，铜为3.5％，锰为2.5％，锆为5％，硅为1.6％，铬为1.25％，铌和钽的总量为0.3％，余量为钛和不可避免的杂质。
优选的，所述铌和所述钽的质量之比为1:2。
优选的，所述不可避免的杂质的质量百分比小于或等于0.25％。
本发明还提供一种耐磨钛合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取下述质量百分比的合金材料：铝为10～15％，铜为2～5％，锰为1.5～3.2％，锆为3～8％，硅为0.8～2.3％，铬为0.5～1.8％，铌和钽的总量为0.1～0.5％，余量为钛，混合均匀，得到混合粉末；
(2)将上述混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中，以50～150℃/min的速率升温至1000～1400℃，烧结1～2h，随炉冷却至室温，得到耐磨钛合金材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的合金材料不仅具有较高硬度、较好的耐磨性及耐腐蚀性，而且抗冲击性能良好，不易磨损脱落。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种耐磨钛合金材料，所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为10～15％，铜为2～5％，锰为1.5～3.2％，锆为3～8％，硅为0.8～2.3％，铬为0.5～1.8％，铌和钽的总量为0.1～0.5％，余量为钛和不可避免的杂质。
本发明还公开一种耐磨钛合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取下述质量百分比的合金材料：铝为10～15％，铜为2～5％，锰为1.5～3.2％，锆为3～8％，硅为0.8～2.3％，铬为0.5～1.8％，铌和钽的总量为0.1～0.5％，余量为钛，混合均匀，得到混合粉末；
(2)将上述混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中，以50～150℃/min的速率升温至1000～1400℃，烧结1～2h，随炉冷却至室温，得到耐磨钛合金材料。
其中，所述铌和所述钽的质量之比为1:2。
其中，所述不可避免的杂质的质量百分比小于或等于0.25％。
下述以具体地实施例进行说明，以制备本发明中的耐磨钛合金材料。
实施例1
所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为10％，铜为2％，锰为1.5％，锆为3％，硅为0.8％，铬为0.5％，铌和钽的总量为0.1％，余量为钛和不可避免的杂质。
所述耐磨钛合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取下述质量百分比的合金材料：铝为10％，铜为2％，锰为1.5％，锆为3％，硅为0.8％，铬为0.5％，铌和钽的总量为0.1％，余量为钛，混合均匀，得到混合粉末；
(2)将上述混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中，以50℃/min的速率升温至1000℃，烧结1h，随炉冷却至室温，得到耐磨钛合金材料。
实施例2
所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为11％，铜为3％，锰为2.2％，锆为4％，硅为1.3％，铬为1％，铌和钽的总量为0.2％，余量为钛和不可避免的杂质。
所述耐磨钛合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取下述质量百分比的合金材料：铝为11％，铜为3％，锰为2.2％，锆为4％，硅为1.3％，铬为1％，铌和钽的总量为0.2％，余量为钛，混合均匀，得到混合粉末；
(2)将上述混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中，以100℃/min的速率升温至1250℃，烧结1.5h，随炉冷却至室温，得到耐磨钛合金材料。
实施例3
所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为12.5％，铜为3.5％，锰为2.5％，锆为5％，硅为1.6％，铬为1.25％，铌和钽的总量为0.3％，余量为钛和不可避免的杂质。
所述耐磨钛合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取下述质量百分比的合金材料：铝为12.5％，铜为3.5％，锰为2.5％，锆为5％，硅为1.6％，铬为1.25％，铌和钽的总量为0.3％，余量为钛，混合均匀，得到混合粉末；
(2)将上述混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中，以100℃/min的速率升温至1250℃，烧结1.5h，随炉冷却至室温，得到耐磨钛合金材料。
实施例4
所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为14％，铜为4％，锰为2.8％，锆为6％，硅为1.9％，铬为1.5％，铌和钽的总量为0.4％，余量为钛和不可避免的杂质。
所述耐磨钛合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取下述质量百分比的合金材料：铝为14％，铜为4％，锰为2.8％，锆为6％，硅为1.9％，铬为1.5％，铌和钽的总量为0.4％，余量为钛，混合均匀，得到混合粉末；
(2)将上述混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中，以100℃/min的速率升温至1250℃，烧结1.5h，随炉冷却至室温，得到耐磨钛合金材料。
实施例5
所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为15％，铜为5％，锰为3.2％，锆为8％，硅为2.3％，铬为1.8％，铌和钽的总量为0.5％，余量为钛和不可避免的杂质。
所述耐磨钛合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取下述质量百分比的合金材料：铝为15％，铜为5％，锰为3.2％，锆为8％，硅为2.3％，铬为1.8％，铌和钽的总量为0.5％，余量为钛，混合均匀，得到混合粉末；
(2)将上述混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中，以150℃/min的速率升温至1400℃，烧结2h，随炉冷却至室温，得到耐磨钛合金材料。
上述实施例1～5中的钛合金材料具有较高硬度、较好的耐磨性及耐腐蚀性。对上述实施例1～5中的钛合金材料进行力学性能的实验，结果表明，其抗拉强度可达650MPa。对上述实施例1～5中的钛合金材料进行耐磨性实验，在20N接触载荷下，陶瓷球转速为400r/min，10000转之后，钛合金材料表面仍未磨损。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (6)
1.一种耐磨钛合金材料，其特征在于，所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为10～15％，铜为2～5％，锰为1.5～3.2％，锆为3～8％，硅为0.8～2.3％，铬为0.5～1.8％，铌和钽的总量为0.1～0.5％，余量为钛和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐磨钛合金材料，其特征在于，所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为11～14％，铜为3～4％，锰为2.2～2.8％，锆为4～6％，硅为1.3～1.9％，铬为1～1.5％，铌和钽的总量为0.2～0.4％，余量为钛和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的耐磨钛合金材料，其特征在于，所述耐磨钛合金材料按照质量百分比计包括：铝为12.5％，铜为3.5％，锰为2.5％，锆为5％，硅为1.6％，铬为1.25％，铌和钽的总量为0.3％，余量为钛和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的耐磨钛合金材料，其特征在于，所述铌和所述钽的质量之比为1:2。
5.根据权利要求1所述的耐磨钛合金材料，其特征在于，所述不可避免的杂质的质量百分比小于或等于0.25％。
6.一种耐磨钛合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取下述质量百分比的合金材料：铝为10～15％，铜为2～5％，锰为1.5～3.2％，锆为3～8％，硅为0.8～2.3％，铬为0.5～1.8％，铌和钽的总量为0.1～0.5％，余量为钛，混合均匀，得到混合粉末；
(2)将上述混合粉末装入石墨或碳化硅模具中，置于真空烧结炉中，以50～150℃/min的速率升温至1000～1400℃，烧结1～2h，随炉冷却至室温，得到耐磨钛合金材料。
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