[發明專利]船舶用中強度耐蝕可焊止裂鈦合金的制備方法

在審

• 申請號: 201711407975.6
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108118164A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 郭彬;王驍
• 申請（專利權）人: 大連英蘊科技有限公司
• 主分類號: C22B34/12
• 分類號: C22B34/12;C22C14/00;C22C1/04;B22F3/22;C22F1/18
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 楊威;涂文詩

本發明公開了船舶用中強度耐蝕可焊止裂鈦合金的制備方法，包括以下步驟，在密閉的鋼制反應罐中將純金屬鎂放入鋼制反應罐內，并沖入惰性氣體，加熱至650攝氏度將鎂融化，并在700?850攝氏度環境下放入TiCl₄與熔融的鎂反應，并及時排除生成的液態MgCl₂得到海綿鈦，并進行真空自耗電弧熔煉，海綿鈦研磨，并添加鋁粉、鉻粉、鋯粉、鐵粉、釩粉、錫粉，并使用攪拌裝置混合均勻，將混合好的物料注射成形為所需形狀的無缺陷坯料，采用計算機模擬喂料及充填模具過程，優化注射成形條件參數。本發明增加了可焊接性的同時方便冷加工，提高了生產過程的安全性能，采用真空爐的方式，有效防止吸氫的現象發生，同時有效去除鈦合金表面的污染層，降低了工件污染。

技術領域

本發明涉及船舶用鈦合金制備技術領域，尤其涉及船舶用中強度耐蝕可焊止裂鈦合金的制備方法。

背景技術

鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金強度高、耐蝕性好、耐熱性高。20世紀50～60年代，主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金。70年代開發出一批耐蝕鈦合金，80年代以來，耐蝕鈦合金和高強鈦合金得到進一步發展。鈦合金主要用于制作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件，鈦合金是以鈦為基礎加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質異晶體：882℃以下為密排六方結構α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦，鈦及鈦合金具有比強度高、耐腐蝕性好、無磁性等優異性能，特別對鹽水或海水和海洋大氣環境的侵蝕有免疫能力，是優質輕型結構材料，被稱為“海洋金屬”。隨著我國船舶及海洋裝備的不斷發展，鈦合金逐漸用于承力結構件，如深海油氣開采用油井管、深潛器耐壓殼體及承壓容器等，現有的船舶生產用鈦合金抗裂能力差。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了船舶用中強度耐蝕可焊止裂鈦合金的制備方法。

本發明提出的船舶用中強度耐蝕可焊止裂鈦合金的制備方法，包括以下步驟：

S1：在密閉的鋼制反應罐中將純金屬鎂放入鋼制反應罐內，并沖入惰性氣體，加熱至650攝氏度將鎂融化，并在700-850攝氏度環境下放入TiCl₄與熔融的鎂反應，并及時排除生成的液態MgCl₂得到海綿鈦，并進行真空自耗電弧熔煉；

S2：在S1步驟中生產的海綿鈦研磨，并添加鋁粉、鉻粉、鋯粉、鐵粉、釩粉、錫粉，并使用攪拌裝置混合均勻；

S3：將混合好的物料注射成形為所需形狀的無缺陷坯料，采用計算機模擬喂料及充填模具過程，優化注射成形條件參數；

S4：使用甲苯為有機溶劑對S3中生產的物料進行脫脂處理；

S5：將脫脂后的物料放入熱處理裝置內，加熱至600-700攝氏度，恒溫40-300分鐘后，進行空冷，再加入熱處理裝置內，800-850攝氏度環境下加熱50-100分鐘，加熱后隨爐冷卻至550攝氏度，再水冷至400度；

S6：用30％的硝酸加3％的氫氟酸其余為水的溶液，在50℃溫度下對工件進行酸洗，或輕微磨削，以除去表面污染層；

S7：加入5-8％的β穩定元素，進行熱加工并冷卻得到片狀魏氏組織，然后經固溶淬火冷卻成形及6-8小時的時效處理。

優選地，所述真空自耗電弧熔煉時先將海綿鈦壓制成電極，再通過氬弧焊的方式焊接成電極，然后進行2-3次真空熔煉，熔煉時電流保持在25000A-30000A。

優選地，所述生產系統包括海綿鈦制備模塊、混合料模塊、注射成型模塊、脫脂處理模塊、預熱處理及熱處理模塊、強韌化處理模塊和熔煉模塊，且海綿鈦制備模塊包括鋼制反應罐、氣體密度檢測裝置和熱熔爐。

優選地，所述熔煉模塊包括壓力機、氬弧焊箱、真空電弧爐和防爆墻，真空電弧爐內設置有電流檢測設備、溫度檢測設備和報警設備。