[發(fā)明專利]一種鈦鉬鎳合金鑄錠的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910218622.0
• 申請日: 2009-10-29
• 公開（公告）號: CN101768676A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 寶雞鈦業(yè)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(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(shù)領(lǐng)域，生產(chǎn)的鈦材主要應(yīng)用于冶金、石油化工等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

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(jié)構(gòu)材料和耐蝕材料。自上世紀五十年代初期開始工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，因價格和供應(yīng)的問題，其實際應(yīng)用只限于軍用航空工業(yè)方面。隨著鈦工業(yè)的發(fā)展，鈦及鈦合金逐漸由軍用轉(zhuǎn)向民用，由航空工業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向一般工業(yè)，其中最最重要的是做耐蝕結(jié)構(gòu)材料。當前，世界各國一般工業(yè)用鈦量不斷增長，耐蝕鈦合金在石油化學工業(yè)、制堿工業(yè)、電鍍電解工業(yè)、化學工業(yè)、冶金工業(yè)、制藥工業(yè)以及火力發(fā)電、海水淡化、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)的應(yīng)用與日俱增，具有廣闊的發(fā)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(fā)展初期，耐蝕鈦合金的研制已經(jīng)開始。隨著耐蝕鈦合金研究的不斷深入，現(xiàn)已成功應(yīng)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(yōu)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(guī)鈦鉬鎳鑄錠熔煉生產(chǎn)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(jīng)充分熔化就掉入熔池的質(zhì)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(tài)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(zhì)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(chǎn)的鑄錠存在微區(qū)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(chǎn)工藝存在以下不足：1)以純金屬添加，存在高密度夾雜質(zhì)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(chǎn)工藝的特殊性，其生產(chǎn)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(zhì)量；2)不能滿足冶金、石油化工等特殊行業(yè)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(chǎn)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(shù)徹底發(fā)現(xiàn)，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(jīng)濟損失。因而，需要研發(fā)一種可靠的熔煉技術(shù)來消除這種上述缺陷，生產(chǎn)出鉬和鎳元素分布均勻，無偏析、夾雜冶金缺陷的優(yōu)質(zhì)鈦合金鑄錠。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種鈦鉬鎳合金鑄錠的制備方法，以解決原生產(chǎn)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(fā)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(shù)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(shù)為三次以上。

有益效果

本發(fā)明提出的一種鈦鉬鎳合金鑄錠的制備方法，相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)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(zhì)量；

2)相對于原工藝，鎳鉬中間合金生產(chǎn)工藝簡單，相應(yīng)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(chǎn)的鈦材耐蝕性能提高，可以滿足化工等特種行業(yè)對耐蝕鈦材的要求。