一种双尺度晶粒Ti-6Al-4V材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种双尺度晶粒Ti-6Al-4V材料的制备方法。该制备方法采用高能球磨和放电等离子烧结技术相结合的成形方法：首先，在高能球磨全过程中分段取粉，获得细化程度不同的粉末，其中超细晶粉末晶粒尺寸分布范围在100nm~1μm之间，纳米晶粉末晶粒尺寸分布范围在10nm~100nm之间；然后，将原料粉末和超细晶粉末中的一种与纳米晶粉末按任意质量比配料并均匀混合；最后，优化放电等离子烧结。本发明通过控制两种粉末混和的比例，精确控制双尺度晶粒Ti-6Al-4V材料组织中粗晶区和细晶区的比例，克服了粗细晶比例难以精确控制的缺陷，同时通过优化放电等离子烧结的烧结参数，从而使材料具有优良综合力学性能。

主权项

一种双尺度晶粒Ti‑6Al‑4V材料的制备方法，其特征在于：采用高能球磨和放电等离子烧结技术相结合的成形方法，它包括如下步骤及其工艺条件：步骤一：高能球磨制备超细晶/纳米晶Ti‑6Al‑4V粉末在惰性气体的保护下，将晶粒尺寸>1μm的原料Ti‑6Al‑4V粉末和磨球置于不锈钢球磨罐中进行高能球磨，随着球磨时间的延长，粉末内部的晶粒不断细化，高能球磨全过程中分段取粉，获得晶粒细化程度不同的粉末，其中超细晶粉末晶粒尺寸分布范围在100nm～1μm之间，纳米晶粉末晶粒尺寸分布范围在10nm～100nm之间；步骤二：不同晶粒尺寸的Ti‑6Al‑4V粉末的混合将原料粉末和高能球磨所得到的超细晶粉末两者中的一种与高能球磨所得到的纳米晶粉末按任意质量比配料并均匀混合；步骤三：放电等离子烧结采用放电等离子烧结炉烧结步骤二中的混合粉末，其工艺条件如下：烧结设备：放电等离子烧结系统，烧结电流类型：直流脉冲电流，烧结温度：700℃～950℃，保温时间：1～10min，烧结压力：45MPa以上，升温速率：50～250℃/min；经烧结获得晶粒尺寸呈双尺度分布的Ti‑6Al‑4V材料，其中粗晶区的晶粒尺寸在1μm～150μm之间，细晶区的晶粒尺寸在100nm～1μm之间。