CN105381756A - 一种化工用钛合金搅拌器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化工用钛合金搅拌器，包括搅拌轴，所述搅拌轴的上端设有一搅拌叶片一，下端设有一搅拌叶片二，所述搅拌叶片一为一L形，搅拌叶片一的上部设有一T形凸缘，下部设有物料通道，搅拌叶片一的一端通过一旋转支座与所述旋转轴活动连接，搅拌叶片一另一端设有一舌部，所述舌部深入所述旋转轴内卡接，所述搅拌叶片二与所述搅拌叶片一的尺寸和结构相同，在所述旋转轴上朝向相反。通过合理的结构设置，使搅拌器内的物料搅拌得更均匀更成分，通过调节搅拌叶片的高度，改变物料通道的大小，使之能适用更多不同物料和搅拌器皿。同时通过使用一种高耐腐蚀性钛合金，使搅拌叶片具备更好地耐腐蚀性能，使钛合金便于加工制造，节省了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及搅拌设备领域，特别涉及一种化工用钛合金搅拌器。
背景技术
涡轮式搅拌器是应用较广的一种搅拌器，能有效地完成几乎所有的搅拌操作，并能处理粘度范围很广的流体。虽然涡轮式搅拌器搅拌速度很大，但是上下的混合能力不强，混合不够均匀。在高速搅拌过程中，搅拌叶片承受着复杂的载荷，如剪切力、摩擦力等，这对搅拌叶片的强度要求很高，同时，由于搅拌的物料常常具有强烈的腐蚀性，这对搅拌叶片的耐腐蚀性要求更高。现有搅拌叶片绝大多数使用的是不锈钢或者低碳钢，不锈钢虽然耐腐蚀性好但结构强度较低，使用周期较短，而低碳钢虽强度能满足要求，但其耐腐蚀性不佳，其使用周期也很短。现如今，也有使用钛合金来作为搅拌叶片，钛合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，兼具了低碳钢和不锈钢的性能，且性能更优秀，但由于钛合金不易加工，冷弯性和成形性差，在制造成搅拌叶片时，制备工艺要求高，废品率高，制造成本大，使钛合金搅拌叶片应用受到了很大的限制。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种化工用钛合金搅拌器，通过合理的结构设置，使搅拌器内的物料搅拌得更均匀更成分，消除搅拌死角，同时，通过调节搅拌叶片的高度，改变物料通道的大小，使之能适用更多不同物料和搅拌器皿，具有一定的通用性，替换人为加工调节的繁琐工艺，相应的制造成本得到降低。另外，通过特制一种搅拌叶片用的高耐腐蚀性钛合金，使搅拌叶片具备更好地耐腐蚀性能，致密度更高，而且通过优化制备工艺，使搅拌叶片具备良好的塑性和强度，改善了钛合金的加工性能，使钛合金具有优良的冷弯性能和冷压成形性能，便于加工制造，降低了废品率，节省了制造成本。
本发明采用的技术方案如下：一种化工用钛合金搅拌器，包括搅拌轴，所述搅拌轴的上端设有一搅拌叶片一，下端设有一搅拌叶片二，所述搅拌叶片一为一L形，搅拌叶片一的上部设有一T形凸缘，下部设有物料通道，搅拌叶片一的一端通过一旋转支座与所述旋转轴活动连接，搅拌叶片一另一端设有一舌部，所述舌部深入所述旋转轴内卡接，所述搅拌叶片二与所述搅拌叶片一的尺寸和结构相同，在所述旋转轴上朝向相反。
进一步，所述舌部的一方还设有一辅助叶片，所述辅助叶片为一圆鼓形，其横截面为三角形，固定安装在所述旋转轴上。
由于上述结构的设置，将搅拌叶片设置成L形可以使物料搅拌得更均匀更成分，设置的T形凸缘可以将堆积在搅拌器内壁上的物料刮走，使每个地方的物料都能被搅拌到；搅拌叶片的一端与旋转轴通过旋转支座活动连接，一是清理搅拌器时很方便，只需抬起搅拌叶片就能无死角清洗，而且将搅拌叶片收起时，可以方便搅拌轴安装于搅拌器内，二是可以调节搅拌叶片的高度，改变物料通道的大小，使之能适用更多不同物料和搅拌器皿，具有一定的通用性，替换人为加工调节的繁琐工艺，相应的制造成本得到降低；辅助叶片的设置可以进一步增大搅拌面积，使搅拌轴的两端容易出现搅拌死角的地方得到充分搅拌，进一步提高了搅拌器的工作效率。
进一步，所述T形凸缘的横截面为一三角形，且其两侧面具有弧形结构，与所述搅拌叶片一或搅拌叶片二自为一体，在旋转轴旋转时，T形凸缘贴近器内壁做圆周运动，使堆积在搅拌器内壁上的物料更易被刮走，作用范围大。
进一步，所述舌部为一弧形结构，与所述搅拌叶片一或搅拌叶片二自为一体，其游离端部设有卡槽，并通过卡槽深入所述旋转轴内实现卡接，舌部的设置主要是为了稳固搅拌叶片的结构为连接稳定性，使搅拌叶片在承受复杂载荷时，其位置不会发生偏转和摇晃，保证工作可靠性，同时通过舌部的游离端部调节搅拌叶片的高度，实现高度可调性。
进一步，所述旋转支座设于所述旋转轴上，所述搅拌叶片一或搅拌叶片二可通过所述旋转支座实现一定角度的转动，其转动角度的大小与所述舌部游离端深入深度相对应。
进一步，所述T形凸缘的厚度为1-5mm，所述辅助叶片最薄处的厚度为1-5mm，所述舌部深入所述旋转轴内部的最大深度为舌部自身的1/2。
进一步，所述搅拌叶片一或搅拌叶片二用高耐腐蚀性钛合金制作而成，所述高耐腐蚀性钛合金由以下质量百分比的成分组成：铝为4.5-5.3%，锡为1.8-2.3%，镍为0.05-0.15%，钇为0.005-0.056%，铱为0.05-0.087%，铬为0.1-0.23%，钼为0.2-0.38%，锰为0.7-1.2%，钒为4.5-6.1%，铌为0.2-1.2%，锆为0.12-1.2%，余量为钛及其不可避免的杂质。
进一步，所述高耐腐蚀性钛合金由以下几个步骤制得：
步骤1、根据拟制备的高耐腐蚀性的钛合金成分比例，配比好原料钛的份量和其他添加合金元素的份量，然后将原料钛及其他添加合金元素分别用球磨机研磨成粉末，直至粉末的平均粒度小于60μm为止，然后将得到的原料钛粉和其他添加合金元素粉末一起加入到三维混料机中，并在氩气气氛保护下混合均匀，得到混合物A；
步骤2、将步骤1中得到的混合物A装入提前制作好的模具中，在压制压强为350-370MPa下用冷等静压法将混合物A压制成所需形状，得到压坯B，然后将压坯B放入真空烧结炉中；
步骤3、步骤2完成后，对真空烧结炉抽真空直至真空度达到5×10-4Pa，然后通入氩气直至恢复常压，再继续抽真空至5×10-4Pa，再通入氩气，重复操作三次；
步骤4、步骤3完成后，开始真空烧结，升温真空烧结炉至1250-1300℃，升温速率控制在7-10℃/min，然后保温6-7h，最后随炉冷却至室温，得到钛合金搅拌叶片。
进一步，步骤1中，所述原料钛为用碘化钛法分解生产的高纯度钛，其纯度为99.7-99.9%；步骤4中，真空烧结和冷却过程中需对真空烧结炉内一直抽真空并保持真空度为5×10-4Pa以下。
进一步，通过上述工艺得到的钛合金搅拌叶片还需进行热处理，其热处理工艺包括以下几个步骤：
步骤1、淬火：将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至930℃，升温速率控制在90-100℃/h，保温1-2.5h，然后水淬至室温；
步骤2、淬火完成后，继续将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至505℃，升温速率控制在60-70℃/h，保温4-6h后空冷至室温。
在本发明的高耐腐蚀性钛合金的配方中，铝是典型的α稳定元素，铝在钛中能起到很好的固溶强化作用，能提高钛合金的热稳定性和弹性模量，降低钛合金的刚度，提高其加工性能，是钛合金中重要的合金元素，但当铝的质量分数超过6%后，钛合金中会出现有序相Ti3Al而变脆，这很不利于钛合金的加工性能和力学性能，因此在本发明中铝的含量控制在4.5-5.3%；锡在钛合金中属中性元素，能够强化α相，并提高钛合金的抗蠕变能力；镍的加入主要是进一步提高钛合金的耐腐蚀性能，扩大钛合金的适用范围；钇的加入可以细化钛合金的晶相，提高其力学性能，随着钇含量的增加，细化效果增强，细化效果不再继续增强，原因是钇加入钛合金中，是以小颗粒钇氧化物形式存在，当钇含量达到0.12%时，小颗粒钇氧化物变粗，数量增多，细化效果不再继续增强，综合考虑，在本发明中，钇的含量控制在0.005-0.056%；铱的加入可以降低钛合金的氢超电势、将自然电位维持于钝态区域效果，能进一步提高钛合金的耐腐蚀能力，当铱的含量低于0.05%时，对钛合金耐腐蚀性的增强不明显，无法发挥其作用，当铱的含量高于0.15%时，对钛合金耐腐蚀性的增强放缓，效果不显著，而且由于原料铱的价格极高，使用量不宜过多，因此，综合考虑，在本发明中铱的含量控制在0.05-0.087%；铬是β稳定元素，在钛合金中能发生共析反应，其临界浓度比β同晶元素都低，故其稳定β相能力比β同晶元素大，在一般冷却条件下，β相能完全分解，使合金具有时效强化能力，提高钛合金的热强性，产生弥散强化作用，考虑到α+β型钛合金中β相的质量分数一般在4-6%，因此，铬的用量不宜过多，本发明中铬的含量控制在0.1-0.23%；钼和钒在钛合金中能起固溶强化作用，并能提高钛合金的热稳定性和蠕变抗力，增加β相的含量，并使β相越稳定；锰是共析型β稳定元素，添加少量的锰能改善钛合金的室温延性，在加工钛合金过程中，锰消除了室温时对钛合金的不全位错的钉扎效应，增加了超位错的可动性，降低了钛合金的堆垛层错能，进而使钛合金的塑性得到改善，这对钛合金制品非常重要，这使得钛合金在加工中不会出现明显的裂纹，进而保证加工质量；铌的加入对提供低杨氏模量大有帮助，由于铌同晶型β-稳定剂足以在快速冷却后通过降低β转变温度和在冷却过程中减慢α相的析出协助从β相场形成α'马氏体相(六方晶体结构)，提高了钛合金的强度；锆作为一种强化合金元素，可以降低β相的转变温度，从而协助形成α'马氏体相，而且不会降低钛合金的延展性和弯曲性能。
在制备工艺上，通过采用粉末冶金法来获得高致密度的高耐腐蚀性的钛合金，进一步保证钛合金具备优异的力学性能，同时，简化现有粉末冶金法制备钛合金工艺，缩短钛合金的制备周期，提高工作效率，此外，通过大量试验，并对数据进行处理，获得了最优的工艺参数，通过采用这些工艺参数，提高了钛合金的致密度，致密度可达到92.5%。而对制得后的钛合金进行热处理，可以进一步提高钛合金的抗拉强度和伸长率，使钛合金在400℃以下时具有稳定的组织和较高的蠕变能力，能够在400℃以下长期工作。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过合理的结构设置，使搅拌器内的物料搅拌得更均匀更成分，消除搅拌死角，同时，通过调节搅拌叶片的高度，改变物料通道的大小，使之能适用更多不同物料和搅拌器皿，具有一定的通用性，替换人为加工调节的繁琐工艺，相应的制造成本得到降低。另外，通过特制一种搅拌叶片用的高耐腐蚀性钛合金，使搅拌叶片具备更好地耐腐蚀性能，致密度更高，而且通过优化制备工艺，使搅拌叶片具备良好的塑性和强度，改善了钛合金的加工性能，使钛合金具有优良的冷弯性能和冷压成形性能，便于加工制造，降低了废品率，节省了制造成本。
附图说明
图1是本发明的一种化工用钛合金搅拌器结构示意图。
图中标记：1为旋转轴，2为搅拌叶片一，3为搅拌叶片二，4为T形凸缘，5为物料通道，6为旋转支座，7为舌部，8为辅助叶片。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，一种化工用钛合金搅拌器，包括搅拌轴1，所述搅拌轴1的上端设有一搅拌叶片一2，下端设有一搅拌叶片二3，所述搅拌叶片一2为一L形，搅拌叶片一2的上部设有一T形凸缘4，下部设有物料通道5，搅拌叶片一2的一端通过一旋转支座6与所述旋转轴1活动连接，搅拌叶片一2另一端设有一舌部7，所述舌部7深入所述旋转轴1内卡接，所述搅拌叶片二3与所述搅拌叶片一2的尺寸和结构相同，在所述旋转轴1上朝向相反，所述舌部7的一方还设有一辅助叶片8，所述辅助叶片8为一圆鼓形，其横截面为三角形，固定安装在所述旋转轴1上，所述T形凸缘4的横截面为一三角形，且其两侧面具有弧形结构，与所述搅拌叶片一2或搅拌叶片二3自为一体，所述舌部7为一弧形结构，与所述搅拌叶片一2或搅拌叶片二3自为一体，其游离端部设有卡槽，并通过卡槽深入所述旋转轴内1实现卡接，所述旋转支座6设于所述旋转轴1上，所述搅拌叶片一2或搅拌叶片二3可通过所述旋转支座6实现一定角度的转动，其转动角度的大小与所述舌部7游离端深入深度相对应，所述T形凸缘4的厚度为1-5mm（最佳厚度为2mm，当然根据物料的不同，也可选择1mm或者5mm），所述辅助叶片8最薄处的厚度为1-5mm（最佳厚度为2mm，当然也可选择1mm或者5mm），所述舌部7深入所述旋转轴1内部的最大深度为舌部7自身的1/2。
在本实施例中，T形凸缘4可以将堆积在搅拌器内壁上的物料刮走，使每个地方的物料都能被搅拌到；搅拌叶片的一端与旋转轴1通过旋转支座6活动连接，一是清理搅拌器时很方便，只需抬起搅拌叶片就能无死角清洗，而且将搅拌叶片收起时，可以方便搅拌轴1安装于搅拌器内，二是可以调节搅拌叶片的高度，改变物料通道的大小，使之能适用更多不同物料和搅拌器皿，具有一定的通用性，替换人为加工调节的繁琐工艺，相应的制造成本得到降低；辅助叶片8可以进一步增大搅拌面积，使搅拌轴1的两端容易出现搅拌死角的地方得到充分搅拌，进一步提高了搅拌器的工作效率。
在本实施例中，所述搅拌叶片一2或搅拌叶片二3用高耐腐蚀性钛合金制作而成，所述高耐腐蚀性钛合金由以下质量百分比的成分组成：铝为4.8%，锡为2.1%，镍为0.12%，钇为0.047%，铱为0.061%，铬为0.16%，钼为0.31%，锰为0.9%，钒为5.4%，铌为0.7%，锆为0.89%，余量为钛及其不可避免的杂质，所述高耐腐蚀性钛合金由以下几个步骤制得：
步骤1、根据拟制备的高耐腐蚀性的钛合金成分比例，配比好原料钛的份量和其他添加合金元素的份量，然后将原料钛及其他添加合金元素分别用球磨机研磨成粉末，直至粉末的平均粒度小于60μm为止，然后将得到的原料钛粉和其他添加合金元素粉末一起加入到三维混料机中，并在氩气气氛保护下混合均匀，得到混合物A，其中，所述原料钛为用碘化钛法分解生产的高纯度钛，其纯度为99.7%；
步骤2、将步骤1中得到的混合物A装入提前制作好的模具中，在压制压强为355MPa下用冷等静压法将混合物A压制成所需形状，得到压坯B，然后将压坯B放入真空烧结炉中；
步骤3、步骤2完成后，对真空烧结炉抽真空直至真空度达到5×10-4Pa，然后通入氩气直至恢复常压，再继续抽真空至5×10-4Pa，再通入氩气，重复操作三次；
步骤4、步骤3完成后，开始真空烧结，升温真空烧结炉至1270℃，升温速率控制在8℃/min，然后保温6.5h，最后随炉冷却至室温，得到钛合金搅拌叶片，其中，真空烧结和冷却过程中需对真空烧结炉内一直抽真空并保持真空度为5×10-4Pa以下。
在本实施例中，通过上述工艺得到的钛合金搅拌叶片还需进行热处理，其热处理工艺包括以下几个步骤：
步骤1、淬火：将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至930℃，升温速率控制在93℃/h，保温2h，然后水淬至室温；
步骤2、淬火完成后，继续将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至505℃，升温速率控制在64℃/h，保温5.5h后空冷至室温。
实施例二
该实施例与实施例一相同，其不同之处在于，所述高耐腐蚀性钛合金由以下质量百分比的成分组成：铝为4.5%，锡为1.8%，镍为0.15%，钇为0.005%，铱为0.087%，铬为0.1%，钼为0.38%，锰为0.7%，钒为6.1%，铌为0.2%，锆为1.2%，余量为钛及其不可避免的杂质，所述高耐腐蚀性钛合金由以下几个步骤制得：
步骤1、根据拟制备的高耐腐蚀性的钛合金成分比例，配比好原料钛的份量和其他添加合金元素的份量，然后将原料钛及其他添加合金元素分别用球磨机研磨成粉末，直至粉末的平均粒度小于60μm为止，然后将得到的原料钛粉和其他添加合金元素粉末一起加入到三维混料机中，并在氩气气氛保护下混合均匀，得到混合物A，其中，所述原料钛为用碘化钛法分解生产的高纯度钛，其纯度为99.8%；
步骤2、将步骤1中得到的混合物A装入提前制作好的模具中，在压制压强为350MPa下用冷等静压法将混合物A压制成所需形状，得到压坯B，然后将压坯B放入真空烧结炉中；
步骤3、步骤2完成后，对真空烧结炉抽真空直至真空度达到5×10-4Pa，然后通入氩气直至恢复常压，再继续抽真空至5×10-4Pa，再通入氩气，重复操作三次；
步骤4、步骤3完成后，开始真空烧结，升温真空烧结炉至1250-1300℃，升温速率控制在10℃/min，然后保温6h，最后随炉冷却至室温，得到钛合金搅拌叶片，其中，真空烧结和冷却过程中需对真空烧结炉内一直抽真空并保持真空度为5×10-4Pa以下。
在本实施例中，通过上述工艺得到的钛合金搅拌叶片还需进行热处理，其热处理工艺包括以下几个步骤：
步骤1、淬火：将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至930℃，升温速率控制在90℃/h，保温1h，然后水淬至室温；
步骤2、淬火完成后，继续将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至505℃，升温速率控制在60℃/h，保温4h后空冷至室温。
实施例三
该实施例与实施例一和实施例二相同，其不同之处在于，所述高耐腐蚀性钛合金由以下质量百分比的成分组成：铝为5.3%，锡为1.8%，镍为0.05%，钇为0.056%，铱为0.05%，铬为0.1%，钼为0.38%，锰为1.2%，钒为4.5%，铌为1.2%，锆为0.12%，余量为钛及其不可避免的杂质，所述高耐腐蚀性钛合金由以下几个步骤制得：
步骤1、根据拟制备的高耐腐蚀性的钛合金成分比例，配比好原料钛的份量和其他添加合金元素的份量，然后将原料钛及其他添加合金元素分别用球磨机研磨成粉末，直至粉末的平均粒度小于60μm为止，然后将得到的原料钛粉和其他添加合金元素粉末一起加入到三维混料机中，并在氩气气氛保护下混合均匀，得到混合物A，其中，所述原料钛为用碘化钛法分解生产的高纯度钛，其纯度为99.7%；
步骤2、将步骤1中得到的混合物A装入提前制作好的模具中，在压制压强为370MPa下用冷等静压法将混合物A压制成所需形状，得到压坯B，然后将压坯B放入真空烧结炉中；
步骤3、步骤2完成后，对真空烧结炉抽真空直至真空度达到5×10-4Pa，然后通入氩气直至恢复常压，再继续抽真空至5×10-4Pa，再通入氩气，重复操作三次；
步骤4、步骤3完成后，开始真空烧结，升温真空烧结炉至1300℃，升温速率控制在10℃/min，然后保温7h，最后随炉冷却至室温，得到钛合金搅拌叶片，其中，真空烧结和冷却过程中需对真空烧结炉内一直抽真空并保持真空度为5×10-4Pa以下。
在本实施例中，通过上述工艺得到的钛合金搅拌叶片还需进行热处理，其热处理工艺包括以下几个步骤：
步骤1、淬火：将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至930℃，升温速率控制在93℃/h，保温2.5h，然后水淬至室温；
步骤2、淬火完成后，继续将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至505℃，升温速率控制在70℃/h，保温4h后空冷至室温。
实施例四
该实施例与实施例一、实施例二和实施例三相同，其不同之处在于，所述高耐腐蚀性钛合金由以下质量百分比的成分组成：铝为4.7%，锡为2.3%，镍为0.05%，钇为0.056%，铱为0.05%，铬为0.1%，钼为0.2%，锰为0.7%，钒为4.5%，铌为0.2%，锆为1.2%，余量为钛及其不可避免的杂质，所述高耐腐蚀性钛合金由以下几个步骤制得：
步骤1、根据拟制备的高耐腐蚀性的钛合金成分比例，配比好原料钛的份量和其他添加合金元素的份量，然后将原料钛及其他添加合金元素分别用球磨机研磨成粉末，直至粉末的平均粒度小于60μm为止，然后将得到的原料钛粉和其他添加合金元素粉末一起加入到三维混料机中，并在氩气气氛保护下混合均匀，得到混合物A，其中，所述原料钛为用碘化钛法分解生产的高纯度钛，其纯度为99.9%；
步骤2、将步骤1中得到的混合物A装入提前制作好的模具中，在压制压强为363MPa下用冷等静压法将混合物A压制成所需形状，得到压坯B，然后将压坯B放入真空烧结炉中；
步骤3、步骤2完成后，对真空烧结炉抽真空直至真空度达到5×10-4Pa，然后通入氩气直至恢复常压，再继续抽真空至5×10-4Pa，再通入氩气，重复操作三次；
步骤4、步骤3完成后，开始真空烧结，升温真空烧结炉至1250-1300℃，升温速率控制在9℃/min，然后保温6.5h，最后随炉冷却至室温，得到钛合金搅拌叶片，其中，真空烧结和冷却过程中需对真空烧结炉内一直抽真空并保持真空度为5×10-4Pa以下。
在本实施例中，通过上述工艺得到的钛合金搅拌叶片还需进行热处理，其热处理工艺包括以下几个步骤：
步骤1、淬火：将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至930℃，升温速率控制在100℃/h，保温2h，然后水淬至室温；
步骤2、淬火完成后，继续将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至505℃，升温速率控制在67℃/h，保温5h后空冷至室温。
实施例五
该实施例与实施例一、实施例二、实施例三和实施例四相同，其不同之处在于，所述高耐腐蚀性钛合金由以下质量百分比的成分组成：铝为5.3%，锡为1.9%，镍为0.08%，钇为0.034%，铱为0.061%，铬为0.23%，钼为0.2%，锰为0.93%，钒为5.3%，铌为0.73%，锆为1.0%，余量为钛及其不可避免的杂质，所述高耐腐蚀性钛合金由以下几个步骤制得：
步骤1、根据拟制备的高耐腐蚀性的钛合金成分比例，配比好原料钛的份量和其他添加合金元素的份量，然后将原料钛及其他添加合金元素分别用球磨机研磨成粉末，直至粉末的平均粒度小于60μm为止，然后将得到的原料钛粉和其他添加合金元素粉末一起加入到三维混料机中，并在氩气气氛保护下混合均匀，得到混合物A，其中，所述原料钛为用碘化钛法分解生产的高纯度钛，其纯度为99.7%；
步骤2、将步骤1中得到的混合物A装入提前制作好的模具中，在压制压强为350-370MPa下用冷等静压法将混合物A压制成所需形状，得到压坯B，然后将压坯B放入真空烧结炉中；
步骤3、步骤2完成后，对真空烧结炉抽真空直至真空度达到5×10-4Pa，然后通入氩气直至恢复常压，再继续抽真空至5×10-4Pa，再通入氩气，重复操作三次；
步骤4、步骤3完成后，开始真空烧结，升温真空烧结炉至1280℃，升温速率控制在7℃/min，然后保温7h，最后随炉冷却至室温，得到钛合金搅拌叶片，其中，真空烧结和冷却过程中需对真空烧结炉内一直抽真空并保持真空度为5×10-4Pa以下。
在本实施例中，通过上述工艺得到的钛合金搅拌叶片还需进行热处理，其热处理工艺包括以下几个步骤：
步骤1、淬火：将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至930℃，升温速率控制在95℃/h，保温1.5h，然后水淬至室温；
步骤2、淬火完成后，继续将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至505℃，升温速率控制在67℃/h，保温6h后空冷至室温。
将各实施例制得钛合金搅拌叶片各取一试样，然后用电子万能力学试验机测试其400℃时的力学性能，其结果如下表所示：
由上表可知，在400℃下，本发明的高耐腐蚀性钛合金的抗拉强度达到680MPa，屈服强度达到590MPa，延伸率达到13%，断面收缩率达到46%，而残余应力小于0.1%，因此具有良好的综合力学性能，强度较高，塑性良好，比强度大。将各实施例制得的钛合金搅拌叶片中再各取一试样，将试样放入沸腾的质量分数为10%盐酸中浸泡100h后，测得试样平均腐蚀速度低于7.0mm/a（年），将试样放入沸腾的质量分数为5%硫酸中浸泡100h后，测得试样平均腐蚀速度低于3.0mm/a（年），将试样放入沸腾的质量分数为60%硝酸中浸泡100h后，测得试样平均腐蚀速度低于0.01mm/a（年），因此，本发明的高耐腐蚀性钛合金具备优异耐腐蚀能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种化工用钛合金搅拌器，包括搅拌轴（1），其特征在于，所述搅拌轴（1）的上端设有一搅拌叶片一（2），下端设有一搅拌叶片二（3），所述搅拌叶片一（2）为一L形，搅拌叶片一（2）的上部设有一T形凸缘（4），下部设有物料通道（5），搅拌叶片一（2）的一端通过一旋转支座（6）与所述旋转轴（1）活动连接，搅拌叶片一（2）另一端设有一舌部（7），所述舌部（7）深入所述旋转轴（1）内卡接，所述搅拌叶片二（3）与所述搅拌叶片一（2）的尺寸和结构相同，在所述旋转轴（1）上朝向相反。
2.如权利要求1所述的化工用钛合金搅拌器，其特征在于，所述舌部（7）的一方还设有一辅助叶片（8），所述辅助叶片（8）为一圆鼓形，其横截面为三角形，固定安装在所述旋转轴（1）上。
3.如权利要求2所述的化工用钛合金搅拌器，其特征在于，所述T形凸缘（4）的横截面为一三角形，且其两侧面具有弧形结构，与所述搅拌叶片一（2）或搅拌叶片二（3）自为一体。
4.如权利要求3所述的化工用钛合金搅拌器，其特征在于，所述舌部（7）为一弧形结构，与所述搅拌叶片一（2）或搅拌叶片二（3）自为一体，其游离端部设有卡槽，并通过卡槽深入所述旋转轴（1）内实现卡接。
5.如权利要求4所述的化工用钛合金搅拌器，其特征在于，所述旋转支座（6）设于所述旋转轴（1）上，所述搅拌叶片一（2）或搅拌叶片二（3）可通过所述旋转支座（6）实现一定角度的转动，其转动角度的大小与所述舌部（7）游离端深入深度相对应。
6.如权利要求1-5之一所述的化工用钛合金搅拌器，其特征在于，所述T形凸缘（4）的厚度为1-5mm，所述辅助叶片（8）最薄处的厚度为1-5mm，所述舌部（7）深入所述旋转轴（1）内部的最大深度为舌部（7）自身的1/2。
7.如权利要求6所述的化工用钛合金搅拌器，其特征在于，所述搅拌叶片一（2）或搅拌叶片二（3）用高耐腐蚀性钛合金制作而成，所述高耐腐蚀性钛合金由以下质量百分比的成分组成：铝为4.5-5.3%，锡为1.8-2.3%，镍为0.05-0.15%，钇为0.005-0.056%，铱为0.05-0.087%，铬为0.1-0.23%，钼为0.2-0.38%，锰为0.7-1.2%，钒为4.5-6.1%，铌为0.2-1.2%，锆为0.12-1.2%，余量为钛及其不可避免的杂质。
8.如权利要求7所述的化工用钛合金搅拌器，其特征在于，所述高耐腐蚀性钛合金由以下几个步骤制得：
步骤1、根据拟制备的高耐腐蚀性的钛合金成分比例，配比好原料钛的份量和其他添加合金元素的份量，然后将原料钛及其他添加合金元素分别用球磨机研磨成粉末，直至粉末的平均粒度小于60μm为止，然后将得到的原料钛粉和其他添加合金元素粉末一起加入到三维混料机中，并在氩气气氛保护下混合均匀，得到混合物A；
步骤2、将步骤1中得到的混合物A装入提前制作好的模具中，在压制压强为350-370MPa下用冷等静压法将混合物A压制成所需形状，得到压坯B，然后将压坯B放入真空烧结炉中；
步骤3、步骤2完成后，对真空烧结炉抽真空直至真空度达到5×10-4Pa，然后通入氩气直至恢复常压，再继续抽真空至5×10-4Pa，再通入氩气，重复操作三次；
步骤4、步骤3完成后，开始真空烧结，升温真空烧结炉至1250-1300℃，升温速率控制在7-10℃/min，然后保温6-7h，最后随炉冷却至室温，得到钛合金搅拌叶片。
9.如权利要求8所述的化工用钛合金搅拌器，其特征在于，步骤1中，所述原料钛为用碘化钛法分解生产的高纯度钛，其纯度为99.7-99.9%；步骤4中，真空烧结和冷却过程中需对真空烧结炉内一直抽真空并保持真空度为5×10-4Pa以下。
10.如权利要求9所述的化工用钛合金搅拌器，其特征在于，通过上述工艺得到的钛合金搅拌叶片还需进行热处理，其热处理工艺包括以下几个步骤：
步骤1、淬火：将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至930℃，升温速率控制在90-100℃/h，保温1-2.5h，然后水淬至室温；
步骤2、淬火完成后，继续将钛合金搅拌叶片置于热处理炉中，加热钛合金搅拌叶片至505℃，升温速率控制在60-70℃/h，保温4-6h后空冷至室温。
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Inventor after: Zhan Lihui Inventor before: Xu Xia |
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Effective date of registration: 20181107 Address after: 313009 Jinma East Road, Ma Lok village, Nanxun Economic Development Zone, Huzhou, Zhejiang, 3 Patentee after: Huzhou Environmental Protection Technology Co. Ltd. Address before: 312540 06-17-193, No. 24, West three, West Keng Village, Xinchang Town, Xinchang, Zhejiang. Patentee before: XINCHANG COUNTY JINGLING TOWN KANGLIU ELECTRONIC COMPONENT FACTORY |
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Effective date of registration: 20190821 Address after: 225400 No. 2, Madian Power Plant Road, Binjiang Town, Taixing City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu Aoxie Chemical Co., Ltd. Address before: 313009 No. 3 Jinma East Road, Ma Yao Village, Nanxun Economic Development Zone, Huzhou City, Zhejiang Province Patentee before: Huzhou Environmental Protection Technology Co. Ltd. |
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