CN107058845A - 一种铝钒锆钼铬五元合金的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝钒锆钼铬五元合金的制备方法，其方法为：(1)、采用镁铬砖砌成冶炼炉；(2)、在300‑500℃条件下干燥3‑4h，然后冷却至50℃以下备用；(3)、按重量比铝钒锆钼铬合金的配合比例为：12％‑16％Al、30％‑34％V、14％‑18Zr、14％‑18％Mo、22％‑26％Cr；(4)、用镁粉点燃装好的炉料进行冶炼；(5)、把冶炼好的合金锭进行处理；(6)、将处理好的合金块放入真空感应熔炼炉中熔炼到液体状态；(7)、进行浇铸；(8)、采用氩气循环冷却；(9)、破碎1‑6mm的颗粒度后进行包装。有益效果:合金成分均匀、熔点低，杂质低，纯度高。满足了TB9型航空钛合金制备的需要，大大缩减了钛合金的熔炼时间降低了生产成本。

Description

一种铝钒锆钼铬五元合金的制备方法

技术领域

本发明涉及一种多元中间合金的制备方法，特别涉及一种铝钒锆钼铬五元合金的制备方法，该合金包含铝、钒、锆、钼、铬5种主元素。

背景技术

号称“第三金属和全能金属”的钛，是当代高新技术新材料领域中具有重大国防意义和显著经济效益的全新金属。它具有轻质、高强、耐蚀、耐热、无磁和耐超低温等一系列优良性能以及形状记忆、超导、储氢及生物相容性等4大独特功能，既是国防尖端武器的关键材料，又是传统工业改造提升和技术创新发展的重要材料，广泛用于航空、航天、核能、舰船、兵器等国防工业以及化工、石油、冶金、电力、交通、海洋、医疗、环保、建筑、体育及旅游休闲等民用工业。钛及钛合金材料产业是世界各发达国家高度重视和重点发展的高科技新材料产业。

β型TB9钛合金可用于航空航天飞行器，潜海器等深海探索装备的制造。目前，生产TB9钛合金在配料上采用海绵钛配入钼和钒的二元中间合金另加入单质铬、锆金属进行熔炼的方式。其弊端是合金元素易偏析、杂质偏高、成品率较低。钛合金铸锭需要多次熔炼，生产成本高。要提高钛合金质量降低制造成本，采用新的中间合金来生产钛合金，突破常规的添加方式是解决这些问题的有效途径。

铝钒锆钼铬合金是由Mo、V、Zr、Cr和Al元素组成的五元中间合金，需要控制的杂质成分有Fe、Si、C、S、O、N，主要用于TB9钛合金的制备。在TB9钛合金制备中，需要加入的钼、钒、锆、铬等元素熔点较高，Mo的熔点2610℃，V的熔点1890℃，Zr的熔点1855℃，Cr熔点1875℃，而比重占75％的Ti的熔点为1668℃，对合金共熔带来难度。按传统方法将这些元素直接加入钛中要经过多次反复熔炼，才能形成共熔体，造成钛合金熔炼耗时长、成本高。同时生产出来的钛合金存在两大质量缺陷，一是成分均匀性差，合金锭各个部位偏析较大，不同部位的偏差有时高达到10％。二是杂质含量高，其中C的含量达到0.08％以上；因此很难达到航空级钛合金制备的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于现有的TB9钛合金的制备方法生产出的钛合金锭均匀性差、熔炼成本高的问题而提供的一种铝钒锆钼铬五元合金的制备方法。

本发明提供的铝钒锆钼铬五元合金的制备方法，其方法如下所述：

(1)、采用镁铬砖砌成冶炼炉；

(2)、将砌好的镁铬砖冶炼炉置于液化气或煤气干燥窑内，在300-500℃条件下干燥3-4h，然后冷却至50℃以下备用；

(3)、采用计算机控制的配料机进行配料，按重量比铝钒锆钼铬合金的配合比例为：12％-16％Al、30％-34％V、14％-18Zr、14％-18％Mo、22％-26％Cr；

(4)、将配比好的原料装入SYH-1000三维运动型混合机充分混合15分钟，然后将混合好的原料装入镁铬砖冶炼炉内，用镁粉点燃装好的炉料进行冶炼，冶炼温度为2200-2700℃，冶炼时间1分钟；

(5)、把冶炼好的合金锭进行自然冷却到30-40℃后进行处理，打掉表面的氧化皮；

(6)、将处理好的合金块放入真空感应熔炼炉中,然后将熔炼炉抽真空达到0.06Pa开始熔炼，熔炼温度为1450-1600℃，把合金熔炼到液体状态；

(7)、将熔化好的合金在0.06Pa真空条件下进行浇铸；

(8)、关闭熔炼室与浇铸室之间的阀门，浇铸室内注入氩气，采用氩气循环冷却5小时，使合金锭的温度降到200℃以下后出炉；

(9)、破碎1-6mm的颗粒度后进行包装。

本发明的有益效果:

本发明所述的铝钒锆钼铬五元中间合金是由铝、钒、锆、钼、铬五种元素组成。按重量百分比计，合金主成分为：12％-16％Al、30％-34％V、14％-18％Zr、14％-18％Mo、22％-26％Cr；在TB9钛合金熔炼中使用铝钒锆钼铬五元合金作为添加剂后，很好地解决了钛合金中杂质含量偏高，添加元素的偏析等制造缺陷，经测试添加铝钒锆钼铬五元合金的TB9钛合金二次熔炼后，铸锭成分均匀性达到99.5％，比没有添加五元合金的铸锭偏析度下降了9个点。大大提高了产品成品率，降低了生产制造成本，提高了航空钛合金材料的性能要求。

合金成分均匀、熔点低，杂质低，纯度高。经过实际检测采用本发明所述方法所制取的铝钒锆钼铬合金，与加入单质金属元素和二元合金的传统方法比较，杂质含量大大降低，其中C含量为0.03％，下降了3倍，Si含量0.20％，降低了50％；所制取的中间合金均匀度达到99.6％，熔点达到1530℃。满足了TB9型航空钛合金制备的需要，大大缩减了钛合金的熔炼时间降低了生产成本。

具体实施方式

实施例一：

本发明提供的铝钒锆钼铬五元合金的制备方法，其方法如下所述：

(1)、用镁砖砌成镁砖冶炼炉；

(2)、将砌好的镁铬砖冶炼炉置于液化气或煤气干燥窑内，在300-500℃条件下干燥3-4h，然后冷却至50℃以下备用；

(3)、采用计算机控制的配料机进行配料，取五氧化二钒粉129公斤、金属铝粉69.15公斤，海绵锆粉31公斤，-200目金属钼粉31公斤，金属铬49公斤，前述材料共计309.15公斤进行配料；

(4)、将配比好的原料装入SYH-1000三维运动型混合机型混料机内充分混合15分钟，然后将混合好的原料装入烘干待用的反应炉内，用镁粉点燃装好的炉料进行冶炼，冶炼温度为2200-2700℃，冶炼时间1分钟；

(5)、把冶炼好的合金锭进行自然冷却到30-40℃后进行处理，打掉表面的氧化皮；

(6)、将处理好的合金块放入真空感应熔炼炉中,然后将熔炼炉抽真空达到0.06Pa开始熔炼，熔炼温度为1450-1600℃，把合金熔炼到液体状态；

(7)、将熔化好的合金在0.06Pa真空条件下进行浇铸；

(8)、关闭熔炼室与浇铸室之间的阀门，浇铸室内注入氩气，采用氩气循环冷却5小时，使合金锭的温度降到200℃以下后出炉；

(9)、破碎1-6mm的颗粒度后进行包装。

实施例二：

本发明提供的铝钒锆钼铬五元合金的制备方法，其方法如下所述：

(1)、用镁砖砌成镁砖冶炼炉；

(2)、将砌好的镁铬砖冶炼炉置于液化气或煤气干燥窑内，在300-500℃条件下干燥3-4h，然后冷却至50℃以下备用；

(3)、采用计算机控制的配料机进行配料，取五氧化二钒粉127公斤、金属铝粉72.5公斤，海绵锆粉30公斤，-200目金属钼粉30公斤，金属铬48公斤，前述材料共计307.5公斤进行配料；

(4)、将配比好的原料装入SYH-1000三维运动型混合机型混料机内充分混合15分钟，然后将混合好的原料装入烘干待用的反应炉内，用镁粉点燃装好的炉料进行冶炼，冶炼温度为2200-2700℃，冶炼时间1分钟；

(5)、把冶炼好的合金锭进行自然冷却到30-40℃后进行处理，打掉表面的氧化皮；

(6)、将处理好的合金块放入真空感应熔炼炉中,然后将熔炼炉抽真空达到0.06Pa开始熔炼，熔炼温度为1450-1600℃，把合金熔炼到液体状态；

(7)、将熔化好的合金在0.06Pa真空条件下进行浇铸；

(8)、关闭熔炼室与浇铸室之间的阀门，浇铸室内注入氩气，采用氩气循环冷却5小时，使合金锭的温度降到200℃以下后出炉；

(9)、破碎1-6mm的颗粒度后进行包装。

实施例三：

本发明提供的铝钒锆钼铬五元合金的制备方法，其方法如下所述：

(1)、用镁砖砌成镁砖冶炼炉；

(2)、将砌好的镁铬砖冶炼炉置于液化气或煤气干燥窑内，在300-500℃条件下干燥3-4h，然后冷却至50℃以下备用；

(3)、采用计算机控制的配料机进行配料，取五氧化二钒粉125公斤、金属铝粉75.75公斤，海绵锆粉29公斤，-200目金属钼粉29公斤，金属铬47公斤，前述材料共计305.75公斤进行配料；

(4)、将配比好的原料装入SYH-1000三维运动型混合机内充分混合15分钟，然后将混合好的原料装入烘干待用的反应炉内，用镁粉点燃装好的炉料进行冶炼，冶炼温度为2200-2700℃，冶炼时间1分钟；

(5)、把冶炼好的合金锭进行自然冷却到30-40℃后进行处理，打掉表面的氧化皮；

(6)、将处理好的合金块放入真空感应熔炼炉中,然后将熔炼炉抽真空达到0.06Pa开始熔炼，熔炼温度为1450-1600℃，把合金熔炼到液体状态；

(7)、将熔化好的合金在0.06Pa真空条件下进行浇铸；

(8)、关闭熔炼室与浇铸室之间的阀门，浇铸室内注入氩气，采用氩气循环冷却5小时，使合金锭的温度降到200℃以下后出炉；

(9)、破碎1-6mm的颗粒度后进行包装。

Claims (1)

1.一种铝钒锆钼铬五元合金的制备方法，其特征在于：其方法如下所述：

(1)、采用镁铬砖砌成冶炼炉；

(2)、将砌好的镁铬砖冶炼炉置于液化气或煤气干燥窑内，在300-500℃条件下干燥3-4h，然后冷却至50℃以下备用；

(3)、采用计算机控制的配料机进行配料，按重量比铝钒锆钼铬合金的配合比例为：12％-16％Al、30％-34％V、14％-18Zr、14％-18％Mo、22％-26％Cr；

(4)、将配比好的原料装入SYH-1000三维运动型混合机充分混合15分钟，然后将混合好的原料装入镁铬砖冶炼炉内，用镁粉点燃装好的炉料进行冶炼，冶炼温度为2200-2700℃，冶炼时间1分钟；

(5)、把冶炼好的合金锭进行自然冷却到30-40℃后进行处理，打掉表面的氧化皮；

(6)、将处理好的合金块放入真空感应熔炼炉中,然后将熔炼炉抽真空达到0.06Pa开始熔炼，熔炼温度为1450-1600℃，把合金熔炼到液体状态；

(7)、将熔化好的合金在0.06Pa真空条件下进行浇铸；

(8)、关闭熔炼室与浇铸室之间的阀门，浇铸室内注入氩气，采用氩气循环冷却5小时，使合金锭的温度降到200℃以下后出炉；

(9)、破碎1-6mm的颗粒度后进行包装。