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一种含中间 合金的成形制品及其制备和使用方法

阅读：110发布：2021-09-17

专利汇可以提供一种含中间合金的成形制品及其制备和使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及通过添加成形制品，如含中间合金如TiO2的球团，用氧合金化熔体的问题，尤其是钛熔体。该制品应该充分、均匀地分散于该熔体中，同时熔体的碳含量应低于允许的最大值，优选低于0.04重量％。该成形制品也包括铁或钯。为解决上述问题，该成形制品由70-82重量％的中间合金以及18-30重量％的高碳有机聚合体如乙烯醋酸乙烯酯或低密度聚乙烯构成。这种均匀分散体可以通过例如具有与添加至熔体中其他原料相似尺寸的成形制品而获得。，下面是一种含中间合金的成形制品及其制备和使用方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于将合金添加物添加至金属熔体的成形制品，该成形制品包括：至少一种中间合金的颗粒，以及一种粘结材料，其结合中间合金颗粒于成形制品中，其中，当将该成形制品加热至高于500°F的预定温度时，该粘结材料的形状改变并释放中间合金颗粒，其中所述粘结材料包括至少一种有机聚合体，且其中所述成形制品包括至少18％重量的有机聚合体。
2.权利要求1所述的成形制品，其中至少一种中间合金的颗粒包括选自钛、钛化合物、镍、镍化合物、钼、钼化合物、钯、钯化合物、铝、铝化合物、钒、钒化合物、锡、锡化合物、铬、铬化合物、铁、以及铁化合物中的至少一种。
3.权利要求1所述的成形制品，其中至少一种中间合金的颗粒包括氧化铁。
4.权利要求1所述的成形制品，其中至少一种中间合金的颗粒包含二氧化钛。
5.权利要求1所述的成形制品，其中该成形制品具有预定密度、预定形状以及预定尺寸中的至少一种。
6.权利要求1所述的成形制品，其中成形制品的形状选自弯曲形、多面体形，碗状物、锥形、圆柱形、球形、椭圆体形、含多个凸出物的形状、含多角的形状、千斤顶形、片形以及直角形。
7.权利要求1所述的成形制品，其中成形制品的形状选自小球形、杆形、星形、含多个曲面的形状。
8.权利要求1所述的成形制品，其中该成形制品的直径不超过100mm。
9.权利要求1所述的成形制品，其中成形制品包含二氧化钛且直径不超过3mm。
10.权利要求1所述的成形制品，其中成形制品包含二氧化钛且直径不超过1mm。
11.权利要求1所述的成形制品，其中粘结材料是选自热塑性聚合体、热固聚合体、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯、以及甲醛化合物中的至少一种有机聚合体。
12.权利要求1所述的成形制品，其中粘结材料是选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、尿素甲醛中的至少一种有机聚合体。
13.权利要求1所述的成形制品，其中中间合金颗粒为二氧化钛。
14.一种制备用于合金化金属熔体的制品的方法，该方法包括：提供一种充分均匀的包含中间合金颗粒和粘结材料的混合物；和由至少部分的该混合物形成制品，该制品包括通过粘结材料而结合于成形制品中的中间合金颗粒；其中，当将该制品加热至高于500°F的预定温度时，该粘结材料变形并释放中间合金颗粒，其中所述粘结材料包括至少一种有机聚合体，且其中所述成形制品包括至少18％重量的有机聚合体。
15.权利要求14所述的方法，其中，中间合金颗粒包括选自钛、钛化合物、镍、镍化合物、钼、钼化合物、钯、钯化合物、铝、铝化合物、钒、钒化合物、锡、锡化合物、铬、铬化合物、铁、以及铁化合物中的至少一种材料。
16.权利要求14所述的方法，其中，中间合金颗粒包括氧化铁。
17.权利要求14所述的方法，其中该方法进一步包括：加热该混合物，其至少先于从至少部分混合物中形成制品或同时从至少部分混合物中形成制品。
18.权利要求14所述的方法，其中有机聚合体为热固性聚合体，且进一步其中形成制品包含固化该聚合体。
19.权利要求14所述的方法，其中，该制品的形状选自弯曲形、多面体形，碗状物、锥形、圆柱形、球形、椭圆体形、含多个凸面的形状、含多个角度的形状、千斤顶形、片形以及直角形。
20.权利要求14所述的方法，其中该制品的形状选自小球形、杆形、星形、含多个曲面的形状。
21.权利要求14所述的方法，其中该制品具有预定密度、预定形状以及预定尺寸中的至少一种。
22.权利要求14所述的方法，其中该制品的直径不大于100mm。
23.权利要求14所述的方法，其中该制品包含二氧化钛且其直径不大于3mm。
24.权利要求14所述的方法，其中该制品的包含二氧化钛且其直径不大于1mm。
25.权利要求14所述的方法，其中，该有机聚合体是选自热塑性聚合物、热固性聚合物、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯、以及甲醛化合物中的至少一种材料。
26.权利要求14所述的方法，其中该有机聚合体是选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、尿素甲醛中的至少一种材料。
27.权利要求14所述的方法，其中中间合金颗粒为二氧化钛。
28.权利要求14所述的方法，其中由至少部分的混合物形成制品，其包含选自铸造、模压、挤压、注射造型、粒化以及薄膜挤压中的至少一种技术。
29.一种制备合金的方法，该方法包括：制备熔体；
其中所述制备熔体包括：
制备充分均匀的包括多个成形制品、金属和任选金属和非金属合金化的添加剂的混合物，
其中所述成形制品包含预定量的中间合金，其中，该中间合金是以中间合金颗粒的形式，通过粘结材料而结合于至少一种成形制品中，该粘结材料在大于500°F的预定温度下分解从而释放中间合金的颗粒，其中所述粘结材料包括至少一种有机聚合体，且其中所述成形制品包括至少18％重量的有机聚合体；和
将至少部分的该均匀混合物加热至高于预定温度。
30.权利要求29所述的方法，其中中间合金颗粒包括钛、钛化合物、镍、镍化合物、钼、钼化合物、钯、钯化合物、铝、铝化合物、钒、钒化合物、锡、锡化合物、铬、铬化合物、铁、以及铁化合物中的至少一种。
31.权利要求29所述的方法，其中，中间合金颗粒包括氧化铁。
32.权利要求29所述的方法，其中制备熔体包括在加热金属材料的同时将至少一种成形制品加入到至少部分金属和任选金属和非金属合金化的添加剂中。
33.权利要求29所述的方法，其中制备充分均匀的混合物包括，在加热至少部分充分均匀的混合物前，以可控的方式将许多成形制品添加至至少部分金属和任选金属和非金属合金化的添加剂中。
34.权利要求29所述的方法，其中该成形制品具有预定尺寸、预定形状以及预定密度中的至少一种。
35.权利要求33所述的方法，其中当加热至预定温度时，该有机聚合体分解，从而释放出被熔体吸收的碳、氧以及氮中的至少一种。
36.权利要求29所述的方法，其中该合金为钛合金。
37.权利要求36所述的方法，其中该钛合金的原料包括钛废料和海绵钛中的至少一种。
38.权利要求29所述的方法，其中成形制品的形状选自弯曲形、多面体形，碗状物、锥形、圆柱形、球形、椭圆形、含多个凸出物的形状、含多个角的形状、千斤顶形、片形以及直角形。
39.权利要求29所述的方法，其中成形制品的形状选自小球形、杆形、星形、含多个曲面的形状。
40.权利要求29所述的方法，其中中间合金颗粒的直径不大于100mm。
41.权利要求29所述的方法，其中中间合金颗粒的直径不大于3mm。
42.权利要求29所述的方法，其中中间合金颗粒的直径不大于1mm。
43.权利要求29所述的方法，其中该有机聚合体是选自热塑性聚合体、热固性聚合体、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯、以及甲醛化合物中的至少一种材料。
44.权利要求29所述的方法，其中该有机聚合体是选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、尿素甲醛中的至少一种材料。
45.权利要求29所述的方法，其中该成形制品具有已知的碳和钛含量。
46.一种调节金属熔体中元素组成的方法，该方法包括：在该金属熔体中，包含有预定量的中间合金，以至少一种成形制品的形式存在，而该成形制品包括通过至少一种有机聚合体而结合在一起的中间合金颗粒，其中当该成形制品加热至高于500°F的预定温度时，该有机聚合体的形状改变并释放中间合金颗粒，且其中该中间合金包括钛、钛化合物、镍、镍化合物、钼、钼化合物、钯、钯化合物、铝、铝化合物、钒、钒化合物、锡、锡化合物、铬、铬化合物、铁、以及铁化合物中的至少一种，其中所述成形制品包括至少18％重量的有机聚合体。
47.权利要求46所述的方法，其中该中间合金包括氧化铁。
48.权利要求1所述的成形制品，其中所述成形制品包括弯曲的“C”形。

说明书全文

一种含中间合金的成形制品及其制备和使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种包含中间合金的制品，及其制备和使用方法。更具体而言，本发明涉及一种用于将合金添加物添加至金属熔体的包含中间合金的成形制品及其制备和使用上述成形制品的方法。

背景技术

[0002] 在制备不锈钢、钛合金、以及其他合金时，在高温下加热大量通常包括废金属的原材料，以形成含有所需化学元素的熔体。在熔体凝固成铸锭、坯料、粉末或其他形状之前，通常在原材料或熔体中添加一种或多种中间合金以适当的调整熔体的化学成分。正如本领域所公知的，中间合金是指富含一种或多种所需添加元素的合金，且包含在金属熔体中以提高熔体所需组分的百分含量。《美国金属学会金属手册》简装版(ASM Intern.1998)，第38页。

[0003] 由于中间合金的元素组份已知，从理论上而言，很容易确定需添加的中间合金的量以获得熔体希望得到的化学元素。然而，人们也必须考虑到是否加入的所有中间合金均能充分且均匀的掺入熔体。例如，如果加入熔融且均匀掺入熔体中的中间合金的实际量小于添加的量，那么熔体的化学成分可能达不到所需的化学成分。因此，需要研究中间合金的形状从而能使之容易的熔融并易于均匀的掺入金属熔体。

[0004] 一个在特定领域存在一些挑战性例子是将特定的合金化添加物引入到钛熔体中。例如，很难采用氧对钛进行合金化。在制备钛合金熔体时，通常将海绵钛或钛废品用作富钛原料。传统的提高钛合金熔体氧含量的方法包括将海绵钛与粉末状二氧化钛中间合金一起进行压制。当二氧化钛中间合金溶解并掺入熔体时，该熔体中的氧含量增加，进而提高由该熔体形成的固体材料中的氧含量。将海绵钛和二氧化钛粉末压制的工艺存在几个缺陷。例如，称量和压制这些材料的成本较高。而且，在熔融和固化/浇注工艺以前，需要很长的时间以制备压制过的海绵钛和二氧化钛粉末。

[0005] 一个已知可供选择的将氧添加至钛熔体中的方法是，在进行加热前，将一定量的松散粉末状的二氧化钛中间合金和海绵钛/钛废品原材料在熔化容器中简单混合。在这种方法中，很少量的二氧化钛粉末包裹在海绵钛/钛废品的表面。如果添加更多的二氧化钛粉末，其将不会与起始原料粘结，并将从这些原料中析出。这种“游离”的二氧化钛粉末容易被气流带走。而且，聚集在熔池中的大部分松散的二氧化钛粉末并不会均匀的掺入熔体中。因此，采用这一传统的二氧化钛的添加技术来调整钛合金熔体化学成分的可能结果是二氧化钛的不一致性和不可预知的损失。其最终结果是钛合金产品并不具有所期望的化学成分。

[0006] 由于上述原因，钛合金制造者一般在制备氧添加量较小的钛合金时采用添加松散二氧化钛粉末的合金化技术。然而，即使在这情况下，氧的最终含量仍有些不可预知。当需要氧含量高于通过添加松散的二氧化钛粉末容易获得的，则通常采用如前所述的具有时间和成本缺点的海绵钛/二氧化钛粉末压制技术。

[0007] 由于添加合金化氧至钛熔体的传统技术存在上述缺陷，因此提供一种改进的合金化技术是有利的。更一般的，提供一种改进的常规技术以将不同合金化的添加剂添加至各种不同的金属熔体中。

[0008] 发明概述

[0009] 为了提供上述优点，根据本发明的一个方面，提供了一种用于将合金添加物添加至金属熔体的成形制品。成形制品包含至少一种中间合金的颗粒以及一种用于粘结成形制品中中间合金颗粒的粘结剂材料。在将成形制品加热到预定温度时，粘结材料将改变形态并释放中间合金颗粒。优选的，预定温度大于500 。

[0010] 根据本发明的另一个方面，提供一种制备用于合金化金属熔体的制品的方法。该方法包括提供一种包含中间合金颗粒与粘结材料的充分均匀混合物。由至少部分的该混合物成形为制品。该制品包括由粘结材料结合在成形制品中的中间合金颗粒。当将该制品加热至预定温度时，该粘结材料改变形态并释放中间合金颗粒。优选的，预定温度大于500。

[0011] 根据本发明的另一个方面，提供了一种制备合金的方法。该方法包括制备包含某一预定量的中间合金的熔体。将该中间合金以其颗粒通过粘结剂材料结合进至少一个成形制品中的形式而添加至熔体或熔体起始物料中，该粘结材料在大于500 的预定温度下分解并释放中间合金颗粒。根据该方法的特定非限制性实施方案，制备熔体的步骤包含提供一种充分均匀的包括多个成形制品以及余量熔体组分的混合物，以及将至少部分的该均匀混合物加热至高于预定温度。

[0012] 根据本发明的另一个方面，提供一种调整金属熔体元素组成的方法。该方法包括在熔体中加入预定量的包含中间合金的材料，这种材料以至少一种含有由至少一种有机聚合体粘结在一起的中间合金颗粒的成形制品的形式存在。该中间合金包含钛、钛的化合物、镍、镍的化合物、钼、钼的化合物、钯、钯的化合物、铝、铝的化合物、钒、钒的化合物、锡、锡的化合物、铬、铬的化合物、铁、氧化铁、以及铁的化合物中的至少一种。

[0013] 在考虑到下述详细描述的方法的非限制性的实施方案以及本发明所公开制品的基础上，读者将会理解上述细节和优点，及其它优点。读者也会理解实施或使用在此所描述的方法、制品和部件所带来的其它优点和细节。附图简介

[0014] 通过参考如下附图可以更好的理解在此所描述的方法和制品的特点和优点：

[0015] 图1(a)至图1(f)说明了可以由本发明制备的成形制品的各种非限制性的形状。

[0016] 图2是用于形成钛合金熔体的废钛材料的常规棒状组合体的照片。

[0017] 图3是包含二氧化钛和乙烯醋酸乙烯酯粘结剂的粒状制品的照片，且其可以用于本法明所公开方法的非限制性实施方案。

[0018] 图4是根据本发明所制备的包含二氧化钛和低密度聚乙烯(LDEP)粘结剂的挤压柱状成形制品的照片。

[0019] 图5是根据本发明所公开的挤压柱状成形制品实施方案的示意性横截面图。

[0020] 非限制性实施方案的描述

[0021] 除非在操作实施例或另有注明，所有用于本说明书和权利要求中表示组分的含量、工艺条件等等的所有参数应该理解为在所有的例子中可以通过词语“约”而可被修修饰。因此，除非有相反的指示，在下述描述和后附的权利要求中所提出的任何参数均为近似值，其依赖于人们所希望从本发明的成形制品中获得的性能。而至少不能企图限制作为对权利要求的相同原则下的范围的应用，每个数字参数应当根据记录的有效数字位数以及通过应用普通四舍五入的技术进行分析。

[0022] 虽然本发明所公开的数字范围和提出的参数宽范围是近似值，但是在任一特定实施例中所提出的数值，是尽可能准确。然而，任何数值不可避免的含有一些误差，诸如举例而言操作误差和/或设备误差，其是由于他们各自测试测量中所发现的标准偏差造成的。而且，应当理解的是，任何在此叙述的数字范围都包括范围边界和包含于其中的子范围。例如，范围“1-10”明确包括在所叙述的最小值1和所叙述最大值10之间(且包含该范围)的所有子范围，即，具有一个最小值大于等于1且一个最大值小于等于10。

[0023] 任何在此引用作为参考的全部或部分的专利、出版物、或其他公开文献仅限于其不与现有的定义、陈述或其它本发明公开提出的公开材料发生矛盾的程度。同样地，且依照所需程度，在此描述的发明公开将取代任何在此引用作为参考的相矛盾的材料。也就是说，在此引用作为参考的任何材料的整体或部分，但如其与现存的定义、陈述、或在此描述的其他公开材料相矛盾，则仅引用其不引起被引用材料和现存公开材料之间发生矛盾的材料。

[0024] 本发明所公开的某些非限制性实施方案涉及成形制品，其含有大量通过粘结材料结合于该成形制品中的中间合金颗粒。在此所用的“成形制品”是指通过包括使用机械力的工艺所制得的制品。该工艺的非限制性实施方案包含模铸、压制和挤压。在某些实施例中，可将本发明所公开的成形制品添加至用于制备金属熔体的原料中。在另一些实施方案中，可将该成形制品添加至现有金属熔体的熔融材料中。本发明所公开成形制品的一些实施方案可采用上述方式中的任意一种。在此所用的“金属熔体”是指某一金属的熔体，且任选金属和非金属合金化的添加剂随后固化于合金中。不会有意将在此所述开发的应用限制于任何特定合金的制备，使用包含一个或多个本发明所公开的成形制品的金属熔体成分制得的可能的合金包括钛合金、锆合金、铝合金以及不锈钢。在考虑本发明所公开的基础上，本领域普通技术人员能够很容易得确定其它可由包含一个或多个本发明所公开的成形制品的成分构成的金属熔体而制得的合金。

[0025] 本发明所公开的成形制品包括至少一种所需合金添加物的可定量的浓度和/或量，和可将一个或多个成形制品添加至金属熔体原料中或金属熔体自身中从而调整熔体的元素组成并提供由具有所需化学成分的熔体所成形的固态制品或材料。因为，在此所描述的成形制品包括具有如本文述一般特性的粘结材料，成形制品的实施方案可制做成有利的预定形状、密度和/或尺寸。例如，可以将成形制品制成普通尺寸和选定的形状，从而使该制品可以与余量材料均匀混合，由此形成熔体，且不会在所得混合物中呈现不可接受的易于由所得混合物中分离或析出的趋势。

[0026] 如上所述，本发明成形制品的实施方案含有大量的中间合金颗粒。中间合金颗粒的大小和形状可以是任何适合于作为感兴趣的特定金属熔体的中间合金添加剂的尺寸和形状。例如在某些非限制性实施方案中，中间合金颗粒以由处于如亚微粒至大约20mm尺寸范围的中间合金离散颗粒组成的粉末形式存在。

[0027] 在本发明成形制品的一个特定非限制性实施方案中，中间合金是一种以约1微米至约20mm直径范围内颗粒尺寸的海绵钯粉末。优选的，这种钯中间合金颗粒的直径宜不大于约5mm，更优选不大于约0.1mm。含有前述粒度钯颗粒中间合金的本发明成形制品可以应用于例如钛合金熔体方面。由于钯的熔点比钛的低，在钛熔体中钯金属迅速熔融，而不必担心钯中间合金会不熔化。其它具有与熔体的主要金属熔点接近或是更高熔点的中间合金为了便于其完全熔化，优选相对较小的颗粒度。对于这样的其它中间合金为方便其完全熔化，特别优选颗粒度为约1微米或者更小。

[0028] 在本发明成形制品的另一个非限制性实施方案中，中间合金是粒状二氧化钛或者类似氧化物化合物；在这种情况下颗粒的直径优选小于约100微米，更优选小于约1微米。这样的成形制品可用于诸如钛合金熔体以添加氧至熔融材料以及所得固态合金。在这种成形制品中相对较小的二氧化钛颗粒度能够更好的保证其完全溶解于熔体之中。不完全溶解将会导致合金化作用减弱，更重要的是，可能导致在最终凝固后的产品中出现非常不愿看到的缺陷颗粒(夹杂)。

[0029] 其它可能的中间合金颗粒的尺寸和形状包括丸状的颗粒。在这里术语“金属丸”通常指的是直径为约0.5mm至约5mm的球形颗粒。某些其它本发明成形制品中有用的中间合金颗粒形式可以是“废料”尺寸，在这里是指包括折皱和团成球的板片、紧固件、许多加工过程中修整下来的部分、加工半成品、不合格的加工件以及在下述尺寸范围内的任何原材料在内的很大范围内的废料；所有这些废料在任何方向上的最大尺寸应处于约1mm至约100mm范围内。因此，在界于为“金属丸”或者“废料”的尺寸间可能存在一些重叠。前述的中间合金颗粒的尺寸和形状不应看作为对本发明公开的限制，且中间合金颗粒可以为任何颗粒尺寸；无论其是否比在此明确公开的那些尺寸更大或更小，只要能够使中间合金在成形制品中可令人满意的溶解于熔体中并掺入最终合金即可。因此，这里提及的“粒状”中间合金或中间合金“颗粒”并不意味着任何特定的颗粒尺寸或颗粒尺寸范围，或者任何特定形状。作为替代，所提及的“粒状”、“颗粒”或是类似的字眼仅仅是指将多块特定的中间合金通过粘结材料结合进成形制品中。而且，考虑到本发明公开在本发明成形制品中有利的中间合金形状很明显并不局限于上述那些特定的形状。本发明公开的成形制品中可用的其它可能的中间合金形状在考虑到本发明公开的基础对于本领域普通技术人员而言是显而易见的，并且所有这些中间合金的形状均落入在所附的权利要求中。

[0030] 本发明成形制品中可包含的一种或多种中间合金的化学成分可以为任何需要和合适的中间合金化学成分。例如，如同在此进一步描述的那样，在本发明公开的一个成形制品非限制性实施方案中，中间合金是二氧化钛颗粒，其是一种在过去用于提高钛合金熔体氧含量的中间合金。当然，普通技术人员就能够根据与要制备的特定金属熔体相关的所需合金化效果而确定一种或多种特定的中间合金的化学成分。因此，在这里对有益于形成特定合金的可能粒状中间合金材料进行详尽的描述是没有必要的。对于能够以粒状形态可用于本发明公开中描述的成形制品的中间合金的不完全例举的实例包括：钯中间合金(用于制造例如：诸如ASTM 7级钛合金(Ti-0.15Pd)、11级(Ti-0.15Pd)、16级(Ti-0.05Pd)、17级(Ti-0.15Pd)、18级(Ti-3Al-2.5V-0.05Pd)、20级(Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr-0.05Pd)、24级(Ti-6Al-4V-0.05Pd)和25级(Ti-6Al-4V-0.5Ni-0.05Pd)之类的ASTMB348钛合金)、钯化合物中间合金、镍和钼中间合金(用于制造例如：ASTM12级钛合金(Ti-0.3Mo-0.8Ni))、铝和铝化合物中间合金、钒和钒化合物中间合金、锡和锡化合物中间合金、铬和铬化合物中间合金以及铁和铁的氧化物(用于制造例如：包括ASTM1、2、3、4级在内的CP钛合金)和其它铁的化合物中间合金。

[0031] 可用于本发明公开成形制品的粘结材料可以是任何能够易于与一种或多种粒状中间合金混合并适于将颗粒粘结成需要的成形制品的单一材料或是材料的组合物。特定的粘结材料或多种材料必须具有适当分解的性质，也就是说在熔炼装置的运行参数下一种或是多种粘结材料产生挥发物质从而能吸收进熔融材料中或是由真空系统抽出熔炼装置。本发明公开的特定关注点是金属熔体的合金化，所选的一种或多种粘结材料在成形制品处于高温下时必须分解并释放结合的中间合金颗粒。优选的，高温是指高于500 的温度。

[0032] 作为例子，在采用常规电子束熔炼装置制备钛合金熔体时的很高操作温度(对于钛约1670℃)和很低的压力(约1毫托)足以使得可能用于本发明公开的成形制品的实施方案中的很多粘结材料挥发掉。在这种状态下，那些粘结材料熔化之后蒸发，或是直接从固态升华，产生能够溶入熔融钛的气态物质。当粘结剂以这种方式分解时，结合的中间合金颗粒将被释放并且很容易吸收进入熔体。

[0033] 粘结材料还必须满足在这里讨论过的某些另外的要求。有必要指出的是，在这里仅描述了有限的可能的粘结材料的例子，这可以理解为那些普通技能人员就能够很轻易地确定其它适合的粘结材料。尽管这类其它粘结剂并未在这里明确指出，仍被包含在本发明和所附权利要求中。

[0034] 可用于成形制品中的一类粘结材料是有机聚合物。根据欲制备的特定金属熔体，可能的合适有机聚合物粘结材料的非限制例子包括乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、尿素甲醛和其它甲醛化合物。更一般的，适合的粘结材料包括任何适合于形成自支持形状并能够满足在这里列出的其他粘结材料的要求的单个有机烃聚合物或有机烃聚合物的组合。有用的有机烃聚合物包括例如：在塑料工业中很容易找到且常用的各种热固性和热塑性烃聚合物。热固性和热塑性烃聚合物的混合物也可以用作粘结材料。热固性材料和热塑性材料或其混合物必须能够将中间合金颗粒粘结起来并必须满足在此描述过的其它几个要求。优选的，用于制造本发明公开成型制品的一种热固性或热塑性粘结材料或其混合物具有良好的成形及挤压性能，以及足够低的表面张力和粘度以覆盖中间合金颗粒。优选具有良好润湿性和被覆性能的聚合物，因为对中间合金颗粒更好的包覆可以使更高比例的颗粒掺入成形制品中。中间合金颗粒不完全的包覆可导致成形设备的严重磨损和最终成形制品的结构整体性的不足。而且也必须能够将热固性粘结材料和/或热塑性粘结材料完全并均匀的与中间合金颗粒混合。优选所采用的任何热固性粘结材料具有良好的凝固和硬化性能以生产出具有良好强度的成形制品从而在处理过程中保持足够的整体性。

[0035] 有机聚合物或其它粘结材料可以以任何适于与中间合金颗粒相混合的形式提供。例如，低密度聚乙烯和高密度聚乙烯以及众多其它有机聚合物可采用固态颗粒形式并很容易与粒状中间合金混合。优选采用的特定粘结材料或其组合物以能够很容易、彻底并均匀的与中间合金颗粒混合的形态得到，从而在混合物加工过程中粘结材料可以有效的粘结中间合金颗粒。

[0036] 很多其中明确包含大量碳的有机聚合物，非常适合用作本发明公开的成形制品的粘结材料，该成形制品包括例如可用于制备钛基合金熔体的成形制品。在钛熔体中加入适当量的碳是可以接受的，且直至某一个点将有利地增强所得到的钛合金的强度。人们可以很容易的确定按照本发明公开制备的一种特定成形制品中的采用的粘结材料的元素组成，从而评价该粘结材料及其元素组成是否容许或者也许在某种添加量一旦分解并吸收进熔体时会更有利。

[0037] 除了在熔体温度下适宜分解之外，可用于本发明公开的各种成形制品中的粘结材料优选是那些在将其装载到给料系统并被输送至紧邻熔池的区域或在将其装载输送至紧邻熔池的区域之前不会排出气体的材料。对于熔体原料在电子束熔炼装置中熔炼的特定情况下，在电子束的作用下本发明公开的成形制品必须分解并放出气体(蒸发)以溶解于熔体中；但优选在室温下(诸如10-120 )、在电子束装置中的真空环境中制品不会放出气体。

[0038] 有机聚合物或者其它粘结材料的另一个必要特性是其一定不能过早的丧失结构完整性或者分解，从而直到一段适当的时间释放中间合金的颗粒以使得成形制品的中间合金的成分适宜于吸收入熔体。有机聚合物或其它粘结材料优选将提供一种足以抵抗处理、碰撞和其它力的成形制品以致使得成形制品不会在处理过程中碎裂至一个不能接受的程度、并导致碎末或其它相当的小块在熔体进料原料混合时将损失或易于析出。

[0039] 而且，有机聚合物或者其它粘结材料的化学成分不能包括其浓度不能被特定金属熔体及所得铸造合金接受的元素。例如，当制备某种钛基合金熔体时，粘结材料不应含有不能接受量的硅、氯、镁、硼、氟或其它在熔体及所得铸造合金中不受欢迎的元素。当然，那些具普通技能人员可以很容易的通过试验、粘结材料组合物的知识和所要求得到的合金的知识、众所周知的在所需合金中某些元素的不兼容性和其它途径而确定一种特定粘结材料或者粘结材料组合物的适宜性。

[0040] 如上所述，有机聚合物粘结材料必须含有大量的碳成分。尽管成形制品的粘结剂浓度也必须考虑，但是在选择一种合适的粘结剂时必须考虑其碳含量。在制备钛基合金时采用有机聚合物粘结材料，例如，优选的粘结剂中碳的最大浓度为约50重量％。取决于成形制品中粘结剂的浓度，粘结材料中碳的浓度大于50重量％可能导致钛合金熔体中的碳含量提高过多，因为绝大部分钛合金规格中具有碳含量不大于0.04重量％。添加粒状含有二氧化钛中间合金和某种高碳有机聚合物粘结材料的本发明公开所制的成形制品可能在没有对熔体添加有明显含量氧的条件下导致熔体的碳含量增加到允许的最大值。

[0041] 氮是另一个可能呈现在用于本发明公开的成形制品的粘结材料中的元素。氮的添加能够改进某些合金的性能。例如，氮提高钛强度的效果比同等重量的氧高2.5倍。因此，举例来说，人们可以制备一种含有一种或多种含氮粘结材料的本发明公开的成形制品来将氮作为合金化添加剂加入到钛熔体中并改进钛合金的强度。该一种或者多种含氮粘结材料可以含有例如多达50重量％或是更高的氮。由于含氮粘结材料也起到了改进所得钛合金强度的作用，因此在这种成形制品中粒状含氧中间合金的浓度可以降低。这样对于特定程度的提高钛合金的强度可采用比没有含氮粘结材料所必需的量更少的含氧中间合金。当然，向除了钛合金以外的合金熔体中或是出于提高强度之外的原因添加氮也是值得考虑的。含有相对较少氮量的中间合金也存在的。本发明公开的成形制品中采用含氮粘结材料可满足这些需要。

[0042] 用于本发明公开的成形制品的含氮粘结材料包括尿素甲醛、以及能够将成形为成形体并粘结粒状中间合金的任何其他适合的含氮有机烃材料，包括含氮热固性材料和热塑性材料。

[0043] 本发明公开的成形制品中合适的粘结剂浓度范围取决于很多因素，包括上面考虑过的那些。对粘结材料最小浓度的一个限制因素是给定的选择的粘结材料浓度粘结中间合金颗粒成为具有需要的形状、尺寸和/或密度以及具有适当的强度的成形制品的能力，从而使得成形制品可处理而没有不能接受的破坏。因此，在化学成份可以决定粘结材料的最大浓度的同时，机械性能的限制可决定粘结材料的最小浓度。例如当制备含有特定二氧化钛颗粒中间合金和低密度聚乙烯粘结材料的某种类型本发明公开的成形制品时，可以确定，使用小于约18重量％的低密度聚乙烯导致制品不能适宜地粘结在一起，而且部分中间合金以未被粘结的粉末状态仍保持在制品中。还有，将中间合金与相对较低浓度的粘结材料进行混合可损坏标准的聚合物混合和成形设备。不过，很多时候出于化学成分方面的考虑，诸如降低成形制品中的碳含量，可以决定在成形制品中采用较低但机械性能又能够接受的粘结材料的浓度。

[0044] 本发明公开的成形制品可以由一种或多种粒状中间合金和一种或多种合适的有机聚合物粘结材料通过由聚合物材料成形制品所用的任何方法得到；这些聚合材料用于大量塑料和塑料成形及注塑工业中且为普通技术人员所熟知。根据本发明公开方法的某些非限制性实施方案，举例来说，一定量的一种或多种的粒状中间合金与一定量的一种或多种有机聚合物粘结材料混合以形成充分均匀的混合物。至少一部分的均匀混合物之后被加工成具有所需形状、尺寸和密度的粘着的成形制品。任何合适的方法均可被用于结合与混合各种配料以形成充分均匀的混合物。例如，热塑性聚合物粘结材料能够使用简单的捏合机、快速混合器、单螺杆或双螺杆挤压机、Buss捏合机、行星式滚压机或快速搅拌机彻底和均匀的与中间合金颗粒混合。热固性聚合物材料可能通过例如简单的捏合机、快速混合器或快速搅拌机彻底和均匀的与中间合金颗粒混合。形成充分均匀的混合物可能对于确保粘结材料能够很容易的粘结粒状中间合金是很重要的。例如，如果在试图将粘结材料与粒状中间合金混合时如果粘结材料聚集在一起，那么在成形制品成形过程中粘结剂软化或液化时粘结剂就不能够慢慢渗透到所有中间合金颗粒间的区域内的间隙中。这可能会导致其中中间合金颗粒的局部或部分粘结不牢固或是完全不粘结进成形制品的情况，而这将导致出现疏松的粒状中间合金或者成形制品的机械性能很弱而不能令人满意的耐受处理应力。

[0045] 任何合适的工艺或技术均可用于由中间合金与粘结材料的混合物制备成形制品。例如，在粘结材料是一种以固态颗粒状的有机聚合物提供给混合物的情况下，可以将全部或者部分中间合金颗粒与粘结剂的混合物加热至有机聚合物软化或液化，且之后加热的混合物可以通过公知的成形技术机械成形为需要的形状且具有所需要的密度。或者，对所有或部分混合物的加热与成形可以同时进行。一旦成形制品中的粘结材料冷却到一个确定的点，粘结材料硬化并将中间合金颗粒结合在一起。可能的将全部或部分混合物物理成形为需要的制品的方法包括在粘结材料熔点处或熔点之上铸造、模塑、挤压、注射造型、粒化和薄膜挤压。更具体的可能的成形技术的非限制性例子包括将粉化或粒化后的有机聚合物粘结材料与粒状中间合金混合，然后在将混合物挤压成所需形状的成形制品的同时进行加热。或者，将粒状粘结材料(一种或多种)和中间合金(一种或多种)混合，混合物在挤压过程中加热，之后再经挤压装置挤压以进一步混合混合物组分，接着将经过两次挤压的混合物注射造型为所需形状的成形制品。

[0046] 本发明公开的成形制品在材料熔融以成形为锭或合金的其他结构之前可以为适合于加入到金属熔体或者原材料的混合物(也就是熔体的各个组分)中去的任何形状和尺寸。例如，成形制品的形状可以是选自小球、棍、棒、条、弯曲形状、星形、分叉形、多边体、碗状物、圆锥体、圆柱体、球体、椭圆体、弯曲的“C”形、千斤顶形(jack shape)、板片和直角形中的一种。优选的，当与原材料混合时所选的形状要使成形制品可以松散的与原材料连结，并且不会分离或离析。例如在制备某种钛合金熔体的特定情况下，优选是当其与钛海绵和/或钛废料以及任何其它可能加入以形成金属熔体的物料混合时所选择的形状相对于其它组分相当固定。在处理材料过程中的任何时间成形制品从其它熔融原料中离析都是不合要求的。所成形的形状含有多臂、突起和/或隆起以及所成形的形状含有多个弯曲或角是有利的，因为由中间合金/粘结剂的混合物所成形的物件具有这样的形状通常不太容易向下穿过熔融原料或是移动到原料的顶部。认为有几种比较有利的成形制品形状如图1(a)(弯曲的“C”形)、1(b)(千斤顶形)、1(c)(板片)、1(d)(棒)、1(e)(直角形)和1(f)条形)。

[0047] 个别成形制品需要的尺寸至少在某种程度上取决于制品的目的用途。例如，熔体中包含的原料的尺寸可能会对成形制品需要的尺寸造成影响：所提供的成形制品的尺寸与熔体原料的尺寸相近似可能有利于更好的确保熔体组分均匀混合且成形制品在处理过程中不具有不可接受的从混合物中离析的倾向。尽管成形制品可以为任何合适的尺寸，在特定的非限制性实施方案中本发明公开的成形制品在用于制备钛合金熔体时是以颗粒形式提供(与例如长条形和长棒形的成形制品相反)，一般应该具有不大于约100mm的直径，优选不大于约3mm，且更优选不大于约1mm。在另一个非限制性实施方案中，成形制品以板片形状提供例如由在包含有压缩钛废料棒条的组分成形钛合金时是很有利的。在这种情况下，例如，板片约10至约1000mm宽，约0.5至约10mm厚。

[0048] 有关向钛熔体中添加氧，可以看到通常采用二氧化钛与诸如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)之类的有机聚合物粘结剂制备本发明公开的成形制品，其密度与钛相近。这种相似性有助于防止成形制品从成形制品和诸如钛海绵和废料之类的钛初始原料的均匀混合物中离析。钛废料和钛海绵原料通常的尺寸范围从粉末尺寸一直到直径约1500mm的多面体。相应的，按照本发明公开由二氧化钛和粘结材料制得具有相近尺寸的成形制品以进一步抑止成形制品从成形制品和钛原料的均匀混合物中离析。

[0049] 铁也是一种常用的加到钛和某些其他合金诸如铝合金之类的通用合金。由于铁和氧通常添加到钛合金和某些其它合金中，这似乎可以推断出铁的氧化物应该是有利的中间合金。铁的氧化物价格也相当的低廉。然而，铁的氧化物与钛的组合会自发地发生剧烈的放热的铝热反应。(铝热反应是用于某些燃烧弹)。制备含有粒状氧化铁中间合金和包覆氧化铁颗粒的粘结剂并将其结合在一起的本发明公开的成形制品的一个优点是这能够阻止铝热反应发生。因此，按照本发明公开制造含有粘结材料的成形制品能够在钛进行合金化时向钛中加入氧化铁有安全性。

[0050] 在制备钛合金熔体的某些方法中，制备废钛原料的大条状集合物，并增量地添加至加热炉中。图2是这种“条”的照片，其中主要的废原料是废弃的钛齿轮，其在不同的点焊接在一起从而形成这种条。这种废弃原料的条可以为，例如，其横断面为约30英寸×30英寸，长约为240英寸。其难以将粉末状的二氧化钛中间合金添加至该条上。例如，将二氧化钛粉末直接置于或倒入该多孔条中，将导致粉末经废料面落下并污染制备区。

[0051] 根据本发明公开的一个非限制性方面，可以制作出包含一种或多种中间合金颗粒和粘结材料的长棒或其它伸长的成形制品。制品可以制成以包括能够知晓单位长度的一种或多种中间合金颗粒的重量。在制作条棒的过程中可以将伸长成形制品的特定长度包括在诸如图2中所示的钛废料条棒中，从而这种条棒将包含有相对于条棒的钛含量所需要浓度的合金化材料，而且制品伸长的几何形状有助于沿着条棒的长度适当分布合金化添加剂。在要求合金化元素浓度相当高的情况下，可以在一个条棒中包括多条伸长的成形制品。也可以将伸长的成形制品加工成多种单位长度的中间合金的不同重量的形式以允许按照要熔化的具体合金更精确的添加合金化添加剂。当然，这可以理解，这种伸长的中间合金/粘结剂制品不限用于制备钛合金，也适宜用于制备其它合金和用于其它适宜用途。

[0052] 按照本发明公开的伸长的中间合金颗粒/粘结剂成形制品的另一个实施方案中成形制品可以被加工成明确地与制备的原料的全部或局部表面尺寸相同尺寸(长×宽)的板片。例如，对于上述如图2所示的30×30×240英寸钛原料条块，含有二氧化钛中间合金颗粒的成形制品可制成板片，其尺寸约为30×240×1/8英寸并放置在钛废料条块尺寸为30×240英寸的补充面上。对于本实施方案而言一个优点是板片状的成形制品将会有助于提高条棒的机械强度，从而改进条棒在处理过程中的耐破坏性。不管伸长的成形制品是否与棍状或板状的废料原料的条棒相联结，成形制品可位于条棒之上或其内部从而在成形制品中的二氧化钛和聚合物或是其它粘结材料组分在条棒由例如电子束枪增量地熔融时得以在成形制品中充分均匀的熔化。在这种情况下，成形制品中的合金化添加剂均匀混合并在条棒熔化时以需要的浓度进入所得的熔流。与前述的例子一样，制成相当薄的片状的成形制品可以用于生产钛合金以外的其它合金。

[0053] 接下来是用于说明本发明公开的某些成形制品的非限制性实施方案的某些方面的几个例子。这应该理解，下面的例子仅仅是用于说明成形制品的某些实施方案，而并不是要以任何方式对本发明公开的范围加以限制。这还应理解为本发明公开所包含的整个范围更好的由本发明说明书所附权利要求所指出。

[0054] 实施例

[0055] 实施例1

[0056] 为了对按照本发明公开制备的成形制品的实施方案加以评价进行了一项研究。通过熔化和铸造原材料而制备了三个金属小珠。第一个试样(#)小珠)由800克的尺寸通常为2×2×1/8英寸的ASTM 2级钛片夹片铸造而成。第二个小珠(2#小珠)通过熔化800克同样的钛片夹片和1克杜邦Ti-PURE R-700平均粒度为约0.26微米的金红石二氧化钛粉末的混合物制得。第三个小珠(3#小珠)通过从800克相同的钛片夹片制得的熔体，向其中加入1克由乙烯醋酸乙烯酯(EVA)聚合物粘结剂粘结成球的二氧化钛粉末制得。如图3中所示的二氧化钛/乙烯醋酸乙烯酯(EVA)粘结剂小球，它得自一家聚合物生产厂商，大体上为球形，直径范围在约2至约10mm，并含有约70重量％的二氧化钛颗粒和大约30重量％的作为粘着二氧化钛颗粒的粘结剂的EVA。

[0057] 本发明实施例中使用的球化二氧化钛/乙烯醋酸乙烯酯(EVA)材料是市场上可以获得的用于注塑工业中的白色颜料添加剂。据本发明人所知，这种材料从未对以合金化金属熔体的目的而进行过促销、推广或是进行过建议。因此，可以相信出于金属熔体合金化目的生产的这种材料从未提供或销售。从几个大型聚合物生产商处可以获得用作塑料生产中添加的白色颜料的不同类型的含有二氧化钛和聚合物粘结剂的小球。某些这种白色颜料小球满足这里讨论过的粘结材料的要求并可以用作按照这里描述过的金属熔体合金化方法中的中间合金/粘结剂成形制品。然而，市场上可以获得的二氧化钛聚合物小球的二氧化钛的载入量低于最佳值(典型值为约70重量％的二氧化钛)。按照本发明公开制得并使用的成形制品中优选载有更多的二氧化钛或是一些其它中间合金并含有有机聚合物粘结材料，因为这样可以降低成形制品中的碳浓度。市场上可以获得的二氧化钛/有机聚合物粘结剂小球的典型直径为大约5mm，这种小球应该与，例如，具有大约相同的尺寸的金属熔体原料进行很好的混合。然而，典型的钛的原料供料的直径大约为50mm，故优选将市场上可以获得的5mm直径二氧化钛/有机聚合物小球成形为更大的形状以致更好的与50mm的钛原料加料进行混合。可以与市场上可以获得的二氧化钛/有机聚合物颜料小球的制造厂商商议以获得定制尺寸并具有用于本发明公开中的合金化方法中含中间合金的成形制品的优选特性的小球。

[0058] 采用常规的钛的金属小球试样熔化器进行小珠的制备。如同本领域内公知的那样，小珠熔化器是一个大型的带有封闭在惰性气氛下焊接区域的惰性气体保护钨极电弧焊(TIG)装置。在焊接区域保持氩气的正压并防止空气中氧、氮的污染。本实施例中使用的小珠熔化器能够熔化10克至2公斤的小珠。将准备熔化的材料形成一个电弧并形成一个熔池。然后熔池固化成小珠，将小珠反转和再熔化数次以确保整个小珠的均匀性。小珠在冷却后通过一个气闸移出。

[0059] 在熔化2#和3#小珠时对材料进行观察以确定二氧化钛如何优良地融入小珠的情况。也对3#小珠进行观察以评估在粘结剂的分解过程中是否有不能接受的量的氢气放出。乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的化学分子式为CH2CHOOCCH3且原子量为86。有机聚合物材料含有
56重量％的碳、26重量％的氧和7重量％的氢。在用于熔化供料材料的高温下在其分解时，释放的氧溶入熔体，同时相对较少量的释出的氢绝大部分气化进入熔体上部的气氛中。粘结剂分解时放出的碳溶解在熔体中并对钛进行合金化提高它的强度。

[0060] 为了确保按照本发明公开采用二氧化钛/有机聚合物成形制品对钛进行合金化时不会有过量的碳溶入熔体，优选选择一种含有充足的氧的用于需要融合的钛而同时不会给熔体引入过高浓度碳的成形制品。因此，尽管在本实施例中采用的二氧化钛/有机聚合物粘合剂的中间合金含有30重量％的乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，如果对合金中碳的加入量容限需要同样多，也可以使用其它粘结材料。这种可供选择的材料可以包括例如：蜡、一种更低分子量的有机聚合物粘结剂浓度和/或一种碳含量低于乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的有机聚合物粘结剂。

[0061] 在熔化材料制备3#小珠时，发现没有在小球内包含的二氧化钛/粘结剂小球和没有在小球内包含的二氧化钛粉末漂浮在熔体的顶部。该观察结果是包含在小球内的二氧化钛颗粒完全被熔体吸收的证据。观察到小球中的有机聚合物在熔化过程中在粘结剂分解时变黑并被熔化。粘结剂分解时产生的氢气的量并不认为会成为问题。在制备2#小珠的过程中能够同样观察到在起始原料中没有二氧化钛粉末颗粒漂浮在熔体顶部。当然，为形成每个小珠而被熔化材料的体积是有限的，相信在被熔化材料的体积更大时更有可能发生二氧化钛粉末不完全融入熔体的问题。

[0062] 所测得的三个测试小珠的碳、氧和氮含量以及预计的2#、3#小珠中上述元素的浓度如下表1所示。预计的浓度是基于已知的乙烯醋酸乙烯酯(EVA)粘合剂中的碳、氧的浓度和已知的二氧化钛粉末中的氧浓度计算而得出的。

[0063] 表1

[0064]材料碳(重氧(重氮
量％) 量％) (重量％)
1#小珠(标准钛) 0.016 0.151 0.008
2#小珠的实际化学成分 0.016 0.192 0.006
(Ti+TiO2粉末)
2#小珠的预计化学成分 0.016 0.201 0.008
3#小珠的实际化学成分 0.030 0.192 0.006
(Ti+Ti02粉末)
3#小珠的预计化学成分 0.037 0.196 0.008

[0065] 如图3所示的将可以商购得到的70重量％的二氧化钛/乙烯醋酸乙烯酯(EVA)小球用于本实施例中。因此，本发明公开也包含了将市场上可以获得的具有本发明公开成形制品的组成和结构的材料用作金属熔体合金化添加剂的方法发明。如上所述，据信这种球化的材料从未作为金属熔体的合金化添加剂提供或销售，而是作为塑料生产中的颜料添加剂出售。而且，这应该理解为本实施例中含有二氧化钛颗粒/乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的小球的实施方案能够进行制备或者说能够获得。这样的实施方案可以包含例如：不同的中间合金和/或不同的粘结材料，可以是具有不同的形状和/或尺寸并且可以通过不同的技术制造。这种小球可以通过采用例如挤压或注塑成型技术来制备。其它的可能性对于那些具有普通技能的人员而言是显然的。

[0066] 按照本发明公开制备的小球形的成形制品能够在很多途径中使用。例如，将小球与熔体供料在将混合物加入熔炉前进行均匀的混合。另一种可能的技术涉及在复合物料刚进入到熔化炉膛前直接将小球以同步方式与原熔融供料加入炉中。优选的，小球的尺寸和/或密度与小球加入其中的供料原材料的单块尺寸和/或密度相似以改善小球与原供料材料的混合。

[0067] 实施例2

[0068] 采用具有一很窄粒径分布且平均颗粒直径为0.26微米的杜邦Ti-PURE 二氧化钛粉末制得本发明范围内的成形制品。采用的粘结材料是低密度聚乙烯(LDPE)。二氧化钛的填入量为82重量％，据信这样可以提供很好的允许二氧化钛/粘结剂混合物成功挤压为成形制品的潜力。另外，相对较低18重量％的粘结剂含量据信是有利的，因为其限制了成形制品的碳含量。将二氧化钛和低密度聚乙烯(LDPE)粉末在一个转筒中均匀混合约4个小时。在混合过程中，将物料加热至低密度聚乙烯(LDPE)的熔点之上从而使液化的低密度聚乙烯(LDPE)涂敷在氧化物颗粒上。

[0069] 然后将加热后的二氧化钛和低密度聚乙烯(LDPE)的混合物进行挤压。挤压可以使用任何合适的挤压装置，诸如单螺杆或双螺杆挤压机。加热后的混合物被挤压成各种长度的伸长的圆柱形，并具有直径为3mm或9mm。图4所示是按照本实施例制备的某种3mm直径棒状圆柱形挤出物的图片。挤出物可以用于多种用途。例如，为添加到废料尺寸的原料供料，挤出的棒可以成形的长度为，例如直到约100mm的直径和直到约10米的长度。可以将挤出物的长度切成较小的长度，例如约10到约100mm，并与原料供料进行混合。对于添加诸如图2中所示的条状的原料供料时，可以将挤出棒切成约300mm到约4000mm的长度块并通过将长度块掺入原料供料条而添加到熔体中。尽管图4中所示的成形制品具有简单的圆柱形状，应该理解挤压出的形状可以为任何能够使用适合于从本文所述中间合金/粘结剂混合物制备成形制品的挤压装置和挤压模具得到的尺寸和横断面形状。可供选择的挤出物的横截面形状的非限制性实施例包括矩形、十字形和包括带有多臂形在内的其它形状。另外，尽管图4所示的为伸长的圆柱形状，这应该理解为这样的形状可以通过合适的装置切成较短的长度或是甚至切成小块。当然，尽管本实施例中用于制备成形制品的设备为挤压装置，其它造型设备诸如模压机、注射压机和造粒机之类均可采用并最终的成形制品可以被制成任何合适的形状。

[0070] 图5所示是本实施例中制备的一个挤压圆柱形成形制品的横断面示意图。成形制品100包括圆周边110其环绕着一个连续的低密度聚乙烯(LDPE)粘结材料母体相112和一个分散在母体相中的二氧化钛颗粒不连续相114。粘结剂相112将二氧化钛颗粒114粘结在一起，但在经受用于形成金属熔体的高的熔化温度时它将分解并释放出颗粒114。二氧化钛颗粒114在母体相中的散布是与单位长度的成形制品100的中间合金的含量成比例的。

[0071] 本实施例的棒状成形制品可通过很多方式加以应用，包括下面的非限制性实施例。

[0072] 可以将本实施例的棒状成形制品切成较短的长度，可以通过多种技术将得到的碎块加入到废料或其它熔体给料物质中。例如，如上所述，切成的长度的制品可以在组合物料加入熔炉内之前与原料供料进行充分均匀的混合。或者，切成的长度制品可以通过例如中间合金料仓加入以致以预定的计量比例自动加入到废料中，或者切成的长度的制品可以与原料供料在组合物料进入到炉膛开始熔化之前直接以同步方式加入到熔炼装置中。切成的长度的制品的尺寸优选能够促进均匀混合且能够在组合物料处理或挤撞过程中防止离析。例如，可以将本实施例的二氧化钛颗粒和低密度聚乙烯(LDPE)粘结剂挤出物切成3mm或
9mm的长度，可以将碎块加入到海绵钛和/或废料中并在双锥形混合器或其它适合的混合装置中一起混合。如果钛海绵和/或废料块为，例如，约2至4英寸，则可以将9mm直径的棒状成形制品切成约4英寸长的长度块。或者如果海绵钛和/或废料块为，例如，约0.1至
2英寸，则可以将3mm或9mm直径的棒状成形制品切成约0.5英寸长的长度块。这种非限制性的组合物似乎能够促进均匀的混合并能抑制以后的离析。

[0073] 也可以将本实施例中棒状成形制品切成几英尺长并加入到如图2中所示的用废料固体做成的条棒上。可以将切出的制品放置在条棒的整个长度上或是仅仅在条棒需要的部分或区域内。例如，可以将本实施例制备的二氧化钛颗粒和低密度聚乙烯(LDPE)粘结剂的3mm和/或9mm的挤出物切成5到20英尺的长度，并包含于用于作制备钛合金的钛废料固体做成的条棒内。

[0074] 如上所述，本文描述过的成形制品的特定实施例不应视为对以下权利要求范围的限制。例如，可以将成形制品制成很多本文没有明确提到的不同形式。

[0075] 尽管前面所述已经很有必要的给出了本发明有限数量的实施方案，那些具有相关领域普通技能的人员将有可能会改变在这里为了解释本发明的本质而进行的描述和说明的实施例所设定的组分、组成、细节、材料以及的工艺参数，都可进行各种改变，而所有这些修改仍将处于本发明的原理和范围之内，并属于所附的权利要求之内。在不偏离本发明广泛的发明概念的情况下，本领域技术人员也将有可能对上述实施方案加以修改。因此，这应该理解为本发明并不局限于所公开的具体实施方案，但其有意包括在权利要求所定义的本发明的原理和范围之中的修改。

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