CN103849805A

CN103849805A - 一种用于钛合金制备的铝钼钒钛合金及其制备方法

Info

Publication number: CN103849805A
Application number: CN201210524589.6A
Authority: CN
Inventors: 张忠世; 郭树军; 张政宏
Original assignee: DONGGANG CITY DONGFANG HIGH-NEW METAL MATERALS Co Ltd
Current assignee: DONGGANG CITY DONGFANG HIGH-NEW METAL MATERALS Co Ltd
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-11

Abstract

本发明涉及钛合金的制备，具体说是一种用于钛合金制备的铝钼钒钛合金及其制备方法,按重量百分比计合金组成为:Ti余量,Al<16.5%,Mo(35~38)%,V(30~34)%;采用炉外点火冶炼和两步法熔炼，按常规步骤操作，配料重量组成以MoO₃为1kg计，V₂O₅ 1~1.2kg，海绵钛0.4~0.5kg,Al1~1.2kg,CaF₂ 0.15~0.35kg；原料装炉温度20~70℃，反应平稳，合金形成好；两步法熔炼是取炉外点火炼出的合金用感应炉进行重熔炼出的合金，本发明优点为：便于钛合金和高温合金的制备，使钛合金和高温合金成份均匀，本发明易于破碎、存储和运输。

Description

一种用于钛合金制备的铝钼钒钛合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及钛合金及其制备，具体地说是一种铝钼钒钛中间合金及其制备方法。

背景技术

随着钛合金的不断发展，越来越需要中间合金直接加入钛里进行熔炼，避免了单纯的分别加入金属单质的繁琐性，且中间合金熔点比各金属单质中最高的熔点低；铝钼钒钛合金熔点为1690℃，而金属钼单质的熔点为2610℃，加金属钼配制钛合金容易造成质点性夹杂，不利于钛合金材料的制备及加工，而加铝钼钒钛合金配制钛合金则不会造成质点性夹杂，因为铝钼钒钛合金熔点与纯钛熔点接近；在熔炼钛合金过程中，加纯金属钼配制的钛合金熔炼时电流不稳定，不容易控制，而加铝钼钒钛合金配制的钛合金熔炼时电流稳定，容易控制；

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、适应于现代钛合金生产需求的铝钼钒钛合金及其制备（冶炼和两步精炼）方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铝钼钒钛中间合金，按重量百分比计合金组成为：Al（6-16.5）%,Mo(35~38)%,V(30~34)%，Ti余量;

较佳的合金组成为，Al 13.5%,Mo(36.5)%,V(32)%;Ti为余量。

铝钼钒钛中间合金的制备方法，采用炉外点火冶炼法，按常规步骤操作，原料30~80℃烘干，烘干时间24~48小时，取出原料配料，配料重量组成为以MoO₃为1kg计，V₂O₅1~1.2kg，海绵钛0.4~0.5kg,Al 1~1.2kg,CaF₂0.15~0.35kg,混料均匀后装炉，原料装炉温度20~70℃，反应激烈，出炉处理、取样分析、外观检测、包装入库。

本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：

1.便于钛合金的制备。本发明钒基中间合金熔点比各金属单质中最高熔点低（铝钼钒钛熔点1690℃而单质Mo熔点为2610），采用本发明钒基系列中间合金制备钛合金，可以以合金包的方式加入海绵钛，用真空自耗电弧炉熔炼钛合金电流易控制，电损耗小，成本低，方便了钛合金制备。

2.成本低，以金属单质为原料生产的钛合金，生产过程复杂，生产成本高；本发明加工过程简单易行，不需特殊设备，本发明以氧化物为原料，生产成本低，易操作，冶炼过程反应平稳，合金形成好。

3．合金化均匀。本发明生产的中间合金，因其合金化均匀，以合金包的形式加入海绵钛中，使钛合金铸锭不容易发生元素偏析现象。

4.抗氧化性能好，易于存储和运输。由于金属单质在空气中易氧化，因而以金属单质直接加入海绵钛中，会使钛合金铸锭中容易产生氧化物夹杂等冶金缺陷；而本发明中间合金抗氧化性能好，在空气中不易氧化，塑料编织袋和内衬塑料袋包装即可，易于存储和运输。

5.易破碎。本发明是以钒为基体的金属型化合物，具有脆性好、易破碎的特点，缩短了钛合金的生产过程，降低了生产成本。

具体实施方式

本发明是在铝钒合金的基础上，适当的加入主要成分Mo、Ti元素，通过现有的设备，冶金工艺就可以获得新型中间合金，下面通过实施例详述本发明。

实施例1.

采用炉外点火冶炼法：按常规步骤进行，原料经烘干、砌炉，按所述重量百分比配料，均匀混料、装炉、冶炼、冷却、启炉、称重、精整、破碎、磁选、取样分析、包装。

具体制备过程如下：

1.原料烘干：将原料、砌炉渣、配料渣在温度75℃的烘干室中烘干时间36小时；

2.称取原料：

MoO₃ V₂O₅ 海绵钛 Al CaF₂

1kg 1.085kg 0.465kg 1.14kg 0.25kg

3.混料：将料装入圆型混料器中，转数16转/分，混料时间7分钟。

4.冷却：将混合好的原料装炉温度为40℃。

5.装炉：将冷却好的原料装入冶炼炉（石墨内衬炉）中；

6.点火：用点燃的镁屑放入冶炼炉内，点火开始反应；

7.记录：记录反应时间为16秒；冶炼过程反应激烈，火苗挺高；

8.冷却：合金在炉内进行空气冷却36小时。

9.启炉：从冶炼炉中取出合金锭；

10.精整：用砂轮机磨去渣层和氧化膜；

11.破碎、磁选：用颚式破碎机破碎至0.25～6.0mm，然后磁选、人工挑选，除去铁等杂质；

12．取样化验分析：经化验分析结果为：V 32%,Al 12%，Mo 36.5%，Ti 19.5%；

13.包装：产品经化验合格后，包装好装入包装桶内。

实施例2.

具体制备过程如下：

1.原料烘干：将原料、砌炉渣、配料渣在温度75℃的烘干室中烘干时间24小时；

2.称取原料：

MoO₃ V₂O₅ 海绵钛 Al CaF₂

1kg 1kg 0.4kg 1kg 0.15kg

3.混料：将料装入圆型混料器中，转数16转/分，混料时间5分钟。

4.冷却：将混合好的原料装炉温度为30°C。

5.装炉：将冷却好的原料装入冶炼炉（石墨内衬炉）中；

6.点火：用点燃的镁屑放入冶炼炉内，点火开始反应；

7.记录：记录反应时间为10秒；冶炼过程反应激烈，火苗挺高；

8.冷却：合金在炉内进行空气冷却24小时。

9.启炉：从冶炼炉中取出合金锭；

10.精整：用砂轮机磨去渣层和氧化膜；

12．取样化验分析：经化验分析结果为：V 31%,Al16%，Mo 38%，Ti 15%；

13.包装：产品经化验合格后，包装好装入包装桶内。

实施例3.

具体制备过程如下：

1.原料烘干：将原料、砌炉渣、配料渣在温度75℃的烘干室中烘干时间48小时；

2.称取原料：

MoO₃ V₂O₅ 海绵钛 Al CaF₂

1kg 1.2kg 0.5kg 1.2kg 0.35kg

3.混料：将料装入圆型混料器中，转数16转/分，混料时间8分钟。

4.冷却：将混合好的原料装炉温度为70°C。

5.装炉：将冷却好的原料装入冶炼炉（石墨内衬炉）中；

6.点火：用点燃的镁屑放入冶炼炉内，点火开始反应；

7.记录：记录反应时间为30秒；冶炼过程反应激烈，火苗挺高；

8.冷却：合金在炉内进行空气冷却48小时。

9.启炉：从冶炼炉中取出合金锭；

10.精整：用砂轮机磨去渣层和氧化膜；

12．取样化验分析：经化验分析结果为：V 34%,Al 8%，Mo 35%，Ti 23%；

13.包装：产品经化验合格后，包装好装入包装桶内。

实施例4.

两步法熔炼：

具体制备过程如下：

1、将含：V 31%,Al 16%，Mo 38%，Ti 15%的铝钼钒钛合金35kg放到真空感应炉坩埚内，在加入1.4kg含钒65%的AlV65合金，加入纯钛块0.53kg合金于真空感应炉坩埚内，用于调整其成份为最佳值。

2、抽真空，当真空度达到10^-1MPa时开始升温熔炼，60分钟待全部合金为熔融状态15分钟后，浇铸于已烘干过的锭模中。

3、冷却：合金在炉内锭模中进行冷却2小时。

4、启炉：从炉内锭模中取出合金锭；

5、精整：用砂轮机磨去渣层和氧化膜；

6、破碎、磁选：用颚式破碎机破碎至0.25～6.0mm，然后磁选、人工挑选，除去铁等杂质；

7、取样化验分析：经化验分析结果为：V 31.9%,Al 15.4%，Mo 36%，Ti 15.6%；

8、包装：产品经化验合格后，包装好装入包装桶内。

实施例5.

两步法熔炼：

具体制备过程如下：

1、将含：V 34%,Al 8%，Mo 35%，Ti 23%；

的铝钼钒钛合金35kg放到真空感应炉坩埚内，在加入2.28kg含钼60%AlMo60的合金于真空感应炉坩埚内，用于调整其成份为最佳值。

3、冷却：合金在炉内锭模中进行冷却2小时。

4、启炉：从炉内锭模中取出合金锭；

5、精整：用砂轮机磨去渣层和氧化膜；

7、取样化验分析：经化验分析结果为：V 31.9%,Al 10%，Mo 36.5%，Ti 21.6%；

8、包装：产品经化验合格后，包装好装入包装桶内。

实施例2～3，按实施例1方法操作，与实施例1不同之处见表1和表2。

表1.铝钼钒钛合金反应体系

表2.铝钼钒钛合金重熔体系

Claims

1.一种用于钛合金制备的铝钼钒钛合金，其特征在于：按重量百分比计合金组成为，Ti余量,Al（6-16.5）%，Mo(35~38)%,V(30~34)%;

2.按照权利要求1所述铝钼钒钛合金，其特征在于：

按重量百分比计合金组成为，Al 13.5%,Mo(36.5)%,V(32)%;Ti为余量。

3.一种权利要求1所述铝钼钒钛合金的制备方法，其特征在于：采用炉外点火冶炼或两步法精炼，配料重量组成以MoO₃为1kg计，V₂O₅ 1~1.2kg，海绵钛0.4~0.5kg,Al 1~1.2kg,CaF₂ 0.15~0.35kg；原料装炉温度为20~70℃。

4.按照权利要求3所述铝钼钒钛合金的制备方法，其特征在于：炉外点火冶炼是直接通过原料配料，采用炉外镁屑点火冶炼制备铝钼钒钛合金；

两步法精炼是在炉外点火冶炼的基础上，将炉外点火冶炼制备的铝钼钒钛合金装入真空感应炉内，抽真空，升温加热、熔化提纯后制备出精炼的铝钼钒钛合金。

5.按照权利要求3所述铝钼钒钛合金的制备方法，其特征在于：所述原料装炉温度为25~65℃。

6.按照权利要求3所述铝钼钒钛合金的制备方法，其特征在于：原料烘干温度为70℃～80℃，烘干时间不少于24小时。

7.按照权利要求6所述铝钼钒钛合金的制备方法，其特征在于：烘干时间不少于48小时。