[發明專利]一種耐腐蝕的鈦鈮合金以及由其制備板材和管材的方法

無效

• 申請號: 201210155248.6
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN102703757A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 劉彥昌;劉守田;王培軍;朱寶輝;袁紅軍;任麗萍;王益
• 申請（專利權）人: 寧夏東方鉭業股份有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/18
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 趙明輝

技術領域

本發明涉及一種耐腐蝕的鈦鈮合金以及由其制備板材和管材的方法。

背景技術

為了提高鈦的耐蝕性能，并保持良好的綜合性能，上世紀70年代，美國華昌公司研制了一種Ti-45Nb合金，繼承了Ti和Nb的性能，比重和價格比純鈮低，耐蝕性能與純鈮相當，比純鈦的耐蝕性能提高一個數量級。但這種合金價格和比重比純鈦還是高出很多，僅原料費用就增加了約7倍，所以只能用在少量的特殊環境中，如濕法冶金、板道系統、低壓氧化等某些工作條件惡劣的部位，還有航空鉚釘以及人體植入物等領域，嚴重影響了該合金的推廣使用。目前，國內西部超導材料科技有限公司已經仿制生產出了Φ2.5～5mm的Ti-45Nb合金絲材，供北京航空材料研究院進行航空緊固件材料的測試評價工作，在其他領域還沒有應用。

目前，在新一代醫用鈦合金領域，國內外對Ti-Nb合金備受關注，該合金不僅具有較低的彈性模量，而且在一定成分區間內還會表現出形狀記憶效果。S.Y.Yu和J.R.Scully的研究結果表明，在鈦中加入Nb能改善鈦的抗蝕性能。雖然國內外學者對于Ti-Nb合金研究頗熱，但至今為止，除了美國華昌公司的Ti-45Nb合金可以生產板板絲和板帶以外，其他成分的Ti-Nb合金的板材仍然屬于空白，尤其是換熱器級的鈦鈮合金板材和管材在國內外都屬于空白。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種耐腐蝕的鈦鈮合金，能夠提高鈦的耐蝕性、導熱性和強度；

本發明的目的之二是提供一種用上述合金制備板材的方法，能夠在提高強度的前提下仍然保持良好的冷成型性能；

本發明的目的之三是提供一種用上述合金制備管材的方法，能夠在提高強度的前提下仍然保持良好的冷成型性能。

一種耐腐蝕的鈦鈮合金，其特別之處在于，按重量百分比計組成為：Nb為0.1～4.9％，C≤0.08％，N≤0.03％，H≤0.012％，O≤0.12％，Fe≤0.1％，余量為Ti。

一種耐腐蝕的鈦鈮合金制備板材的方法，其特別之處在于，包括如下步驟：

(1)鑄錠制備：采用海綿鈦和純鈮按照權利要求1的配比進行配料和壓制電極塊，電極塊進行組合焊接制備一次電極，然后進行兩次真空自耗電弧熔煉制備出鑄錠；

(2)鍛造制備板坯：采用快鍛機對鑄錠進行開坯和板坯鍛造，開坯加熱前對鑄錠表面進行涂層處理，鍛造開坯溫度為900～1100℃，保溫2～5小時，鍛造比2～10，終鍛溫度≥700℃，板坯鍛造溫度為750～1000℃，保溫1～3小時，鍛造比2～6，終鍛溫度≥650℃，板坯規格為厚度30～200mm，板坯鍛造火次為1～4火次；

(3)板坯熱軋：開坯或1火加熱溫度為800～900℃，保溫1～3小時，總加工率70～90％，終軋溫度≥650℃；當2～4火次熱軋加熱溫度為750～880℃，保溫1～2小時，每火次總加工率60～80％，終軋溫度≥600℃；

(4)表面處理：對熱加工板坯需進行堿洗和酸洗去除表面氧化皮，然后水洗清潔，再進行表面修磨以保證表面無肉眼可見的表面缺陷；

(5)冷軋：冷軋前采用真空熱處理或在電阻爐中退火，溫度為550～700℃，保溫1～2小時，或者在表面處理后直接進行軋制，熱軋坯料經過3～5次的冷軋最終加工至成品，兩次冷軋之間進行除油處理和中間退火，成品軋制后進行成品退火處理，并且冷軋時道次變形量為9％～25％，總加工率為35％～55％；

步驟(5)中除油處理是指對于冷軋后進行熱處理的板材需要進行除油處理，具體先進行超聲波清洗除油或用除油劑進行清洗，然后經過酸洗、水洗和烘干處理。

步驟(5)中的中間退火和成品退火均采用真空退火熱處理，退火溫度為600～850℃，保溫1～3小時，真空度不低于1×10^-1Pa，經過成品退火的產品直接成為產成品，或再經過酸洗、水洗后成為產成品。

其中中間退火采用電阻爐退火，退火后進行堿洗、酸洗和水洗；涂層處理是指涂刷或噴涂玻璃粉漿料，具體配比為玻璃粉∶粘接劑∶稀釋劑＝2∶1～2∶0.1～1，其中粘接劑是水溶性樹脂，稀釋劑是工業用水，涂層厚度0.5-2mm。

堿洗用堿液的配比為按重量比85～95％的NaOH加上15～5％的NaNO₃混合后在熔融狀態下使用；酸洗用酸液配比為按體積比HF∶HNO₃∶H₂O＝5～10％∶30～40％∶余量，氫氟酸的質量分數為40％，硝酸的質量分數為65～68％。

一種耐腐蝕的鈦鈮合金制備管材的方法，其特別之處在于，包括如下步驟：