一种用石墨炉烧结TC4钛合金的方法与流程

背景技术：

1、目前，粉末冶金技术领域一般采用烧结炉来烧结金属产品，而烧结是粉末冶金产品制造中的关键一环，市面常见的烧结炉包括石墨炉和金属炉，对于tc4钛合金产品而言，在烧结过程中，若c、o含量过高，容易造成钛合金延伸率变差，从而会影响产品的性能。与石墨炉相比，金属炉没有碳污染，但是其造价以及维修成本比石墨炉高，不利于降低生产成本。

技术实现思路

1、针对以上现有技术存在的缺陷，本发明在于提供一种用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，以解决现有石墨炉存在碳污染和氧污染的缺陷。

2、本发明采用以下技术方案实现：

3、一种用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，所述石墨炉包括由外往内依次设置的外壳、碳毡层和石墨炉体，所述石墨炉体与碳毡层之间形成中间区域，石墨炉体内具有石墨腔体，所述方法如下：将tc4钛合金生坯进行脱脂后的脱脂件放入石墨腔体中进行烧结以得到tc4钛合金烧结件，其中，烧结过程依次包括热脱脂阶段、真空烧结阶段、第一降温阶段以及第二降温阶段；在热脱脂阶段：往石墨腔体通入高纯氩气以使石墨腔体保持氩气气氛；在真空烧结阶段和第一降温阶段：往石墨腔体及中间区域均通入高纯氩气以使石墨腔体和中间区域均保持氩气气氛。

4、进一步地，在真空烧结阶段和第一降温阶段，所述石墨腔体的气压大于所述中间区域的气压。

5、进一步地，在真空烧结阶段和第一降温阶段，所述石墨腔体内的气压保持在1±0.3kpa，所述中间区域与石墨腔体的气压差保持在0.3kpa-0.5kpa。

6、进一步地，在热脱脂阶段，石墨腔体的温度从30℃升温至600℃之后，保温60-90min；在真空烧结阶段，石墨腔体的温度从600℃升温至1200℃之后，保温2h；在第一降温阶段，石墨腔体的温度从1200℃降至500℃，中间区域和石墨腔体均保持高纯氩气气氛；在第二降温阶段，保持高纯氩气气氛，打开石墨腔体的保温门，直至石墨腔体的温度从500℃降至室温。

7、进一步地，在真空烧结阶段和第一降温阶段，采用持续往所述石墨腔体通入高纯氩气和持续排出高纯氩气的方式，以使石墨腔体保持氩气气氛；采用持续往中间区域通入高纯氩气和持续排出高纯氩气的方式，以使中间区域均保持氩气气氛。

8、进一步地，通入高纯氩气和持续排出高纯氩气的方式包括：所述石墨腔体和中间区域分别采用独立进气装置通入高纯氩气，所述石墨腔体和中间区域采用同一排气装置往外抽气。

9、进一步地，通入高纯氩气和持续排出高纯氩气的方式包括：所述石墨腔体和中间区域均通过独立的进气装置通入高纯氩气且均通过独立的排气装置往外抽气。

10、进一步地，所述中间区域的进气方式为：中间区域的进气装置的输出端直接延伸至所述中间区域内；或者中间区域的进气装置的输出端延伸至碳毡层与外壳之间的区域，气体自所述碳毡层的孔隙进入中间区域。

11、进一步地，在热脱脂阶段中，高纯氩气通入方式为：先炉外加热高纯氩气至90-130℃，然后再将高纯氩气通入石墨腔体内。

12、进一步地，将tc4钛合金生坯进行脱脂的过程包括：所述tc4钛合金生坯采用草酸脱脂炉进行酸脱脂，脱脂过程中用高纯氩气作为保护气体，其中，脱脂温度为110-135℃，脱脂时间6-8小时。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

14、本发明的tc4钛合金采用石墨炉烧结时，在热脱脂阶段：石墨腔体通入高纯氩气以使石墨腔体保持氩气气氛，避免tc4钛合金件被杂质污染；并且在真空烧结阶段和第一降温阶段，往石墨腔体内部及中间区域通入高纯氩气，使石墨腔体和中间区域均保持氩气气氛，石墨腔体的氩气气氛可以保护tc4钛合金件烧结过程不被杂质污染，中间区域保持氩气气氛，可以排出中间区域的c和o，防止石墨腔体外部的c和o渗入石墨腔体对tc4钛合金件造成污染，克服了现有石墨炉存在碳污染和氧污染的缺陷。

技术特征：

1.一种用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，所述石墨炉包括由外往内依次设置的外壳(1)、碳毡层(2)和石墨炉体(3)，所述石墨炉体(3)与碳毡层(2)之间形成中间区域(4)，石墨炉体(3)内具有石墨腔体(31)；其特征在于，所述方法如下：将tc4钛合金生坯进行脱脂后的脱脂件放入石墨腔体(31)中进行烧结以得到tc4钛合金烧结件，其中，所述烧结过程依次包括热脱脂阶段、真空烧结阶段、第一降温阶段和第二降温阶段；

2.根据权利要求1所述的用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，其特征在于，在所述真空烧结阶段和所述第一降温阶段，所述石墨腔体(31)的气压大于所述中间区域(4)的气压。

3.根据权利要求2所述的用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，其特征在于，在所述真空烧结阶段和所述第一降温阶段，所述石墨腔体(31)内的气压保持在1±0.3kpa，所述中间区域(4)与所述石墨腔体(31)的气压差保持在0.3kpa-0.5kpa。

4.根据权利要求3所述的用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，其特征在于，在所述热脱脂阶段，所述石墨腔体(31)的温度从30℃升温至600℃之后，保温60-90min；在所述真空烧结阶段，所述石墨腔体(31)的温度从600℃升温至1200℃之后，保温2h；在所述第一降温阶段，石墨腔体(31)的温度从1200℃降至500℃；在所述第二降温阶段，保持高纯氩气气氛，打开石墨腔体(31)的保温门，直至石墨腔体(31)的温度从500℃降至室温。

5.根据权利要求1所述的用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，其特征在于，在所述真空烧结阶段和所述第一降温阶段，采用持续往所述石墨腔体(31)通入高纯氩气和持续排出高纯氩气的方式，以使所述石墨腔体(31)保持氩气气氛，并且采用持续往所述中间区域(4)通入高纯氩气和持续排出高纯氩气的方式，以使所述中间区域(4)保持氩气气氛。

6.根据权利要求5所述的用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，其特征在于，通入高纯氩气和持续排高纯出氩气的方式包括：所述石墨腔体(31)和所述中间区域(4)分别采用独立进气装置通入高纯氩气，所述石墨腔体(31)和所述中间区域(4)采用同一排气装置往外抽气。

7.根据权利要求5所述的用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，其特征在于，通入高纯氩气和持续排高纯出氩气的方式包括：所述石墨腔体(31)和所述中间区域(4)均通过独立的进气装置通入高纯氩气且均通过独立的排气装置往外抽气。

8.根据权利要求6或7任一项所述的用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，其特征在于，所述中间区域(4)的进气方式为：所述中间区域(4)的进气装置的输出端直接延伸至所述中间区域(4)内；或者所述中间区域(4)的进气装置的输出端延伸至碳毡层(2)与外壳(1)之间的区域，气体自所述碳毡层(2)的孔隙进入中间区域(4)。

9.根据权利要求1所述的用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，其特征在于，在热脱脂阶段中，高纯氩气通入方式为：先炉外加热高纯氩气至90-130℃，然后再将高纯氩气通入石墨腔体(31)内。

10.根据权利要求1所述的用石墨炉烧结tc4钛合金的方法，其特征在于，将tc4钛合金生坯进行脱脂的过程包括：所述tc4钛合金生坯采用草酸脱脂炉进行酸脱脂，脱脂过程中用高纯氩气作为保护气体，其中，脱脂温度为110-135℃，脱脂时间6-8小时。

技术总结
本发明公开了用石墨炉烧结TC4钛合金的方法，石墨炉包括由外往内依次设置的外壳、碳毡层和石墨炉体，所述石墨炉体与碳毡层之间形成中间区域，石墨炉体内具有石墨腔体，方法如下：将TC4钛合金生坯进行脱脂后的脱脂件放入石墨腔体中进行烧结以得到TC4钛合金烧结件，其中，烧结过程依次包括热脱脂阶段、真空烧结阶段、第一降温阶段以及第二降温阶段，在热脱脂阶段：石墨腔体通入高纯氩气以使石墨腔体保持氩气气氛；在真空烧结阶段和第一降温阶段：石墨腔体及中间区域均通入高纯氩气以使石墨腔体和中间区域均保持氩气气氛。解决了现有石墨炉烧结TC4钛合金存在碳污染和氧污染的问题。

技术研发人员：洪志辉,乔永苹,陈健康,杨云峰,胡文俊,欧朝辉
受保护的技术使用者：东莞市环力智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/16