[發(fā)明專利]一種V-5Cr-5Ti軋制板材的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310234245.6
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN104233142A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 華兆紅
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫市森信精密機械廠
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C22B9/20;C22C1/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊晞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及釩合金制備領(lǐng)域，具體涉及一種V-5Cr-5Ti軋制板材的制備方法。

背景技術(shù)

釩合金因其優(yōu)良的高溫性能，良好的加工性以及與液態(tài)鋰的良好相容性而被認為是聚變堆第一壁包層的首選低活化結(jié)構(gòu)材料。

20世紀60年代以來，國外就開始了釩合金的制備及基礎(chǔ)研究工作，制備方法主要有電子束精煉＋電弧熔煉、磁懸浮熔煉和粉末冶金，并以電子束精煉＋電弧熔煉的雙聯(lián)方法為主。該雙聯(lián)方法首先將釩原料進行多次精煉提純，然后制備自耗電極進行真空電弧熔煉，可規(guī)模生產(chǎn)低雜質(zhì)含量的優(yōu)質(zhì)合金鑄錠。美國采用這種雙聯(lián)工藝制備出了1200kg的V-5Cr-5Ti合金鑄錠。

國內(nèi)從20世紀90年代后期開始了釩合金的熔煉制備研究以及多種釩合金的性能研究，主要制備方法為磁懸浮熔煉和電弧熔煉，也有將電子束熔煉方法應(yīng)用于釩合金制備上的，但未公開報道。通過磁懸浮熔煉可制備出性能較好的多種釩基合金材料，但實驗室規(guī)模的磁懸浮熔煉很難滿足聚變堆的應(yīng)用需求。

電弧熔煉制備可實現(xiàn)釩合金的規(guī)模生產(chǎn)，并且通過擠壓、鍛造及軋制等工藝手段，可生產(chǎn)出強度高、塑性好的變形釩合金產(chǎn)品，以滿足結(jié)構(gòu)件的需求。因此，釩合金材料的電弧熔煉制備具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種V-5Cr-5Ti軋制板材的制備方法。所述方法或的軋制板材具有較好的力學性能，屈服強度為350-365MPa，抗拉強度為440-460MPa，伸長率為30-33％，斷面收縮率約為70-73％。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種V-5Cr-5Ti軋制板材的制備方法，包括：

（1）電弧熔煉

采用冷等靜壓（CIP）將混合后的原料壓制成的棒料（致密度約為85％），再進行真空除氣。冷等靜壓壓力為260-300MPa，保壓時間為8-12min。除氣溫度為730-770℃，保溫時間為4-6min，真空度為5×10^-3Pa。

將除氣后的棒料在真空自耗電弧爐內(nèi)焊接成一次自耗電極并進行一次真空自耗電弧熔煉，再經(jīng)二次電弧熔煉后制備成電弧鑄錠。電弧熔煉均以純釩板作為引弧板，厚度為5mm。二次熔煉時，一次熔煉鑄錠的底部作為二次熔煉電極的上部，在停止熔煉前1-2min逐步降低熔煉電流以減輕縮孔。

第一次電弧熔煉時電流為2-2.4kA、電壓25-28V、電弧焊電流3-5A、真空度0.5-1.3Pa。

第二次電弧熔煉時電流為3.2-3.6kA、電壓30-34V、電弧焊電流4-6A、真空度0.2-0.9Pa。

（2）壓力加工

將二次電弧鑄錠經(jīng)車床整形后采用包套真空封裝，再進行鍛造開坯。包套材料為不銹鋼（1Cr18Ni9Ti），壁厚為10mm，電子束焊接封裝，真空度為0.5Pa。鍛造開坯的始鍛溫度約為1100-1200℃，變形量約為45-55％，鍛造完成后水淬。

去除包套后對鍛造坯料進行950-1050℃×1h真空退火，真空度為5×10^-3Pa。

退火后的合金坯料進行溫軋，采用硅碳棒加熱爐加熱坯料。開軋溫度為400-500℃，道次壓下量為10-14％，總變形量為60-70％。

將軋板在950-1050℃×1h進行再結(jié)晶退火處理，真空度為5×10^-3Pa。

所述金屬釩原料為電解枝晶釩，粒度為2-7mm；鈦為99.7％的海綿鈦顆粒，粒度為3-5mm；鉻選用99.9％的鉻片，粒度為2-7mm。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

（1）在二次電弧熔煉時采用一次電弧鑄錠的底部作為二次自耗電極的上半，在一定程度上減輕了合金鑄錠的宏觀偏析。

（2）采用二次真空自耗電弧熔煉，可制備出成分均勻的V-5Cr-5Ti合金鑄錠，合金中Ｏ雜質(zhì)可控制在500-600ug/g。

（3）合金鑄錠經(jīng)鍛造開坯、溫軋及再結(jié)晶退火細化合金晶粒后，晶粒尺寸可控制在100um以內(nèi)。

（4）合金具有較好的力學性能，屈服強度為350-365MPa，抗拉強度為440-460MPa，伸長率為30-33％，斷面收縮率約為70-73％。

具體實施方式

為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。

實施例一

一種V-5Cr-5Ti軋制板材的制備方法，包括：

（1）電弧熔煉