[發(fā)明專利]一種用于鈦合金制備的四元中間合金、其制備方法及用途

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610534781.1
• 申請(qǐng)日: 2016-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN107586955A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程文祥;黃愛軍;楊義;吳英彥;計(jì)波;石磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶鋼特鋼有限公司
• 主分類號(hào): C22B5/04
• 分類號(hào): C22B5/04;C22C1/03;C22C14/00;C22C30/00
• 代理公司: 上海三和萬(wàn)國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31230
• 代理人: 劉立平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金，尤其涉及一種用于制備鈦合金的中間合金，并涉及制備方法和用途。

背景技術(shù)

鈦合金以其優(yōu)異的比強(qiáng)度，耐蝕性能等在航空航天和化工等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，為適應(yīng)多種服役環(huán)境的要求，鈦合金的合金元素組成也趨向多元化發(fā)展。為保證合金性能的穩(wěn)定性，加入合適的中間合金顯得尤為重要，否則容易引起高密度夾雜，低密度夾雜，β斑等缺陷。多元化的中間合金改善了中間合金的物理性質(zhì)，能有效提高合金成分均勻度，并且克服偏析，減少燒損等，因此，對(duì)于鈦合金的制備而言，尤其是含有易偏析元素或者難熔元素的鈦合金，多元化的中間合金是一種很好的選擇。

在鈦合金的熔煉中，Nb和Mo屬于高熔點(diǎn)元素，而且Mo元素屬于易偏析元素，熔煉過(guò)程中控制不當(dāng)，容易導(dǎo)致元素偏析，形成高密度夾雜，或者β斑等缺陷，嚴(yán)重影響合金的力學(xué)性能，通過(guò)多元化的中間合金加入Mo和Nb等則能有效避免此類風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于鈦合金制備的四元素中間合金，該合金多用于制備含有多種合金元素的鈦合金，降低鈦合金冶金風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，降低生產(chǎn)制造成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用于鈦合金制備的四元素中間合金，化學(xué)元素的質(zhì)量百分比，如下所示：

Mo：9-15％

Nb：30-40％

Zr：20-30％

余量為Al和其他不可避免的雜質(zhì)；

所述四元素中間合金的熔點(diǎn)在Al的熔點(diǎn)和Mo的熔點(diǎn)之間。

根據(jù)本發(fā)明的一種用于鈦合金制備的四元素中間合金，優(yōu)選的是，所述合金為顆粒狀，粒度為0.3-10mm。

根據(jù)本發(fā)明的一種用于鈦合金制備的四元素中間合金，優(yōu)選的是，所述四元素中間合金的熔點(diǎn)為1850-1950℃.

本發(fā)明還提供了一種用于鈦合金制備的四元素中間合金的制備方法，包括金屬熱還原法，以鋁為還原劑，三氧化鉬、五氧化二鈮、二氧化鋯為氧化劑，氟化鈣為造渣劑，采用金屬熱還原法制備該四元合金；所述金屬熱還原法冶煉過(guò)程中，鋁粉、三氧化鉬、五氧化二鈮、二氧化鋯的重量比為(0.30～0.50)：(0.09～0.12)：(0.25～0.40)：(0.15～0.25)，氟化鈣加入量為總重量的5％-20％。

此外，還提供了上述鈦合金制備的四元素中間合金在制備鈦合金中作為原材料的用途。

本發(fā)明的有益效果是：

根據(jù)多元合金的相圖知識(shí)可知，該四元合金的熔點(diǎn)應(yīng)該在Al的熔點(diǎn)和Mo的熔點(diǎn)之間。經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證，該四元合金的熔點(diǎn)大約為1900℃，而純鈦的熔點(diǎn)為1668℃，該四元合金的熔點(diǎn)與純鈦熔點(diǎn)較為接近，大大降低了中間合金和純鈦之間熔點(diǎn)差異過(guò)大可能導(dǎo)致的高密度夾雜，偏析等缺陷形成的概率。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，選擇合適的造渣劑，確定鋁粉、三氧化鉬、五氧化二鈮、二氧化鋯的合理配比，最終得到性能適宜的四元中間合金，使得該四元素中間合金在鈦合金制備過(guò)程中，提高了熔煉過(guò)程的穩(wěn)定性，保證了鑄錠化學(xué)成分的均勻性，保證了合金的組織和性能的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)例1中的四元素中間合金制備的鈦合金的顯微組織。

圖2是本發(fā)明實(shí)例2中的四元素中間合金制備的鈦合金的顯微組織。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

采用金屬熱還原法制備該四元合金，以鋁為還原劑，三氧化鉬、五氧化二鈮、二氧化鋯為氧化劑，氟化鈣為造渣劑。冶煉過(guò)程中，鋁粉、三氧化鉬、五氧化二鈮、二氧化鋯的重量比為(0.30～0.50)：(0.09～0.12)：(0.25～0.40)：(0.15～0.25)，氟化鈣加入量為總重量的5％-20％。熱還原法所制備的合金的元素質(zhì)量百分比為：Al：20.0％，Mo：13.3％，Nb：38.9％，Zr：27.5％。將四元合金與海綿鈦和鋁絲按比例進(jìn)行均勻混合，壓制電極，然后電極組焊，再通過(guò)真空自耗爐進(jìn)行兩次熔煉，得到含有多種合金元素的綜合性能優(yōu)異的鈦合金，其成分為Ti-6.3Al-0.99Mo-2.89Nb-2.06Zr；對(duì)鑄錠進(jìn)行鍛造，然后進(jìn)行熱處理，最后獲取組織和性能。圖1顯示了本發(fā)明實(shí)例1中的四元素中間合金制備的鈦合金的顯微組織，表2顯示了本發(fā)明實(shí)例1中的四元素中間合金制備的鈦合金的性能。

實(shí)施例2