[發明專利]一種鈦鉬鎳合金鑄錠的制備方法

無效

• 申請號: 200910218622.0
• 申請日: 2009-10-29
• 公開（公告）號: CN101768676A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 何育興;陳峰;李獻軍;喬璐;馮軍寧;張健;國斌;張君峰
• 申請（專利權）人: 寶雞鈦業股份有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C14/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種鈦鉬鎳合金鑄錠的制備方法，特別是涉及一種鈦鉬鎳(Ti-0.3Mo-0.8Ni)合金鑄錠的制備方法，屬于鑄造技術領域，生產的鈦材主要應用于冶金、石油化工等領域。

背景技術

鈦及鈦合金具有較高的比強度和耐蝕性能，是一種很有前途的結構材料和耐蝕材料。自上世紀五十年代初期開始工業規模生產，因價格和供應的問題，其實際應用只限于軍用航空工業方面。隨著鈦工業的發展，鈦及鈦合金逐漸由軍用轉向民用，由航空工業逐漸轉向一般工業，其中最最重要的是做耐蝕結構材料。當前，世界各國一般工業用鈦量不斷增長，耐蝕鈦合金在石油化學工業、制堿工業、電鍍電解工業、化學工業、冶金工業、制藥工業以及火力發電、海水淡化、醫療衛生等行業的應用與日俱增，具有廣闊的發展前途。耐蝕鈦合金的研究可追溯至上世紀四十年代末，即在鈦發展初期，耐蝕鈦合金的研制已經開始。隨著耐蝕鈦合金研究的不斷深入，現已成功應用的耐蝕鈦合金有鈦鈀合金、鈦鉬合金、鈦鉭合金等，其中鈦鉬鎳鈦合金是最常用的一種耐蝕鈦合金，其在高溫、低PH值氯化物或弱還原性酸具有良好的抗縫隙腐蝕性能，其耐蝕性顯著優于純鈦而接近Ti-0.2Pd合金。

鈦鉬鎳合金含有難熔金屬鉬和鎳，其中鉬熔點2615℃、密度10.2g/cm³，分別是鈦熔點和密度的1.57和2.27倍；鎳的熔點雖然僅1455℃，但其密度8.9g/cm³，是鈦密度的2倍。常規鈦鉬鎳鑄錠熔煉生產方法是添加純鉬和純鎳，或者添加Ti-Mo中間合金和純鎳，但由于鉬的熔點高、密度大和鎳的密度大，在自耗熔煉過程中存在鉬或鉬添加劑未經充分熔化就掉入熔池的質量隱患，由于真空自耗熔煉具有的固有特點：熔池過熱度低，液態熔池維持時間短，無法有效去除高低密度夾雜等，造成未熔化的鉬和鎳物質與基體鈦元素無法充分合金化，故難以獲得成分均勻的鑄錠，生產的鑄錠存在微區鉬或鎳成分不均勻，最終影響Ti-0.3Mo-0.8Ni鈦合金耐蝕性能。

因此，原鈦鉬鎳鑄錠生產工藝存在以下不足：1)以純金屬添加，存在高密度夾雜質量隱患；而使用Ti-Mo中間合金和純鎳添加，因Ti-Mo中間合金生產工藝的特殊性，其生產成本高；而且兩種工藝均存在成分不均勻情況，影響鈦材的冶金質量；2)不能滿足冶金、石油化工等特殊行業對鈦材的耐蝕要求；3)含有夾雜冶金缺陷的鑄錠在后序加工中容易開裂產生微裂紋，影響成材率，同時較小裂紋不能通過無損探傷等技術徹底發現，鈦材使用過程中會在微裂紋處造成部件疲勞失效、斷裂、泄漏等事故，造成極大的經濟損失。因而，需要研發一種可靠的熔煉技術來消除這種上述缺陷，生產出鉬和鎳元素分布均勻，無偏析、夾雜冶金缺陷的優質鈦合金鑄錠。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種鈦鉬鎳合金鑄錠的制備方法，以解決原生產方法中鑄錠易存在偏析和夾雜冶金缺陷的問題，制備的鑄錠化學成分符合GB/T?3620.1要求。

本發明的思想在于：取代原工藝配料添加純鉬、純鎳或Ti-Mo等添加劑的配料方式，在配料時添加一種鎳鉬中間合金，其鉬含量為20～35％(wt)，余量為鎳。

技術方案

一種鈦鉬鎳合金鑄錠的制備方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：按照鑄錠目標化學成分計算并稱取所需重量的海綿鈦、鎳鉬中間合金；

步驟2：將步驟1稱取的原料混勻后壓制成電極塊；所述電極塊的密度大于2克/厘米³以上；

步驟3：使用等離子弧等焊接方式將電極塊焊接成電弧爐熔煉用自耗電極；

步驟4：兩次真空自耗電弧熔煉得到鈦鉬鎳合金，熔煉電流為5～40KA，熔煉電壓為20～45KA。

當鎳鉬中間合金中鉬含量低于27.3％時添加Ti-Mo中間合金。

鎳鉬中間合金為片狀或粒度，最大尺寸≤10mm。

步驟4真空自耗電弧熔煉次數為三次以上。

有益效果

本發明提出的一種鈦鉬鎳合金鑄錠的制備方法，相對于現有技術具有以下優點：

1)添加一種鎳鉬中間合金，其鉬含量為20～35％(wt)，余量為鎳，可有效提高鑄錠成分均勻性和冶金質量；

2)相對于原工藝，鎳鉬中間合金生產工藝簡單，相應投資成本降低；

3)鎳鉬中間合金易于控制成粒狀或片狀，與海綿鈦能充分混勻，利于鑄錠成分均勻性控制；

4)生產的鈦材耐蝕性能提高，可以滿足化工等特種行業對耐蝕鈦材的要求。