CN108118164A - 船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法，包括以下步骤，在密闭的钢制反应罐中将纯金属镁放入钢制反应罐内，并冲入惰性气体，加热至650摄氏度将镁融化，并在700‑850摄氏度环境下放入TiCl4与熔融的镁反应，并及时排除生成的液态MgCl2得到海绵钛，并进行真空自耗电弧熔炼，海绵钛研磨，并添加铝粉、铬粉、锆粉、铁粉、钒粉、锡粉，并使用搅拌装置混合均匀，将混合好的物料注射成形为所需形状的无缺陷坯料，采用计算机模拟喂料及充填模具过程，优化注射成形条件参数。本发明增加了可焊接性的同时方便冷加工，提高了生产过程的安全性能，采用真空炉的方式，有效防止吸氢的现象发生，同时有效去除钛合金表面的污染层，降低了工件污染。
Description
技术领域
本发明涉及船舶用钛合金制备技术领域，尤其涉及船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法。
背景技术
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件，钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛，钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、无磁性等优异性能，特别对盐水或海水和海洋大气环境的侵蚀有免疫能力，是优质轻型结构材料，被称为“海洋金属”。随着我国船舶及海洋装备的不断发展，钛合金逐渐用于承力结构件，如深海油气开采用油井管、深潜器耐压壳体及承压容器等，现有的船舶生产用钛合金抗裂能力差。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法。
本发明提出的船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法，包括以下步骤：
S1：在密闭的钢制反应罐中将纯金属镁放入钢制反应罐内，并冲入惰性气体，加热至650摄氏度将镁融化，并在700-850摄氏度环境下放入TiCl4与熔融的镁反应，并及时排除生成的液态MgCl2得到海绵钛，并进行真空自耗电弧熔炼；
S2：在S1步骤中生产的海绵钛研磨，并添加铝粉、铬粉、锆粉、铁粉、钒粉、锡粉，并使用搅拌装置混合均匀；
S3：将混合好的物料注射成形为所需形状的无缺陷坯料，采用计算机模拟喂料及充填模具过程，优化注射成形条件参数；
S4：使用甲苯为有机溶剂对S3中生产的物料进行脱脂处理；
S5：将脱脂后的物料放入热处理装置内，加热至600-700摄氏度，恒温40-300分钟后，进行空冷，再加入热处理装置内，800-850摄氏度环境下加热50-100分钟，加热后随炉冷却至550摄氏度，再水冷至400度；
S6：用30％的硝酸加3％的氢氟酸其余为水的溶液，在50℃温度下对工件进行酸洗，或轻微磨削，以除去表面污染层；
S7：加入5-8％的β稳定元素，进行热加工并冷却得到片状魏氏组织，然后经固溶淬火冷却成形及6-8小时的时效处理。
优选地，所述真空自耗电弧熔炼时先将海绵钛压制成电极，再通过氩弧焊的方式焊接成电极，然后进行2-3次真空熔炼，熔炼时电流保持在25000A-30000A。
优选地，所述生产系统包括海绵钛制备模块、混合料模块、注射成型模块、脱脂处理模块、预热处理及热处理模块、强韧化处理模块和熔炼模块，且海绵钛制备模块包括钢制反应罐、气体密度检测装置和热熔炉。
优选地，所述熔炼模块包括压力机、氩弧焊箱、真空电弧炉和防爆墙，真空电弧炉内设置有电流检测设备、温度检测设备和报警设备。
优选地，所述热处理模块包括热处理反应炉，且热处理反应炉为真空炉，且热处理反应炉内真空度为1×10-5mmHg。
本发明的有益效果为：
热处理得到的魏氏组织断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展性能强，同时具备强的抗拉伸强度，且加入铝元素、铜元素和锡元素，增加了可焊接性的同时方便冷加工；
熔炼时，实时进行电流检测，确保电流足够大，提高了钛合金熔炼质量，同时设置防爆墙和温度检测装置，提高了生产过程的安全性能；
在热处理过程中，采用真空炉的方式，并进行酸洗，有效防止吸氢的现象发生，同时有效去除钛合金表面的污染层，降低了工件污染。
附图说明
图1为本发明提出的船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法，包括以下步骤：
S1：在密闭的钢制反应罐中将纯金属镁放入钢制反应罐内，并冲入惰性气体，加热至650摄氏度将镁融化，并在700-850摄氏度环境下放入TiCl4与熔融的镁反应，并及时排除生成的液态MgCl2得到海绵钛，并进行真空自耗电弧熔炼；
S2：在S1步骤中生产的海绵钛研磨，并添加铝粉、铬粉、锆粉、铁粉、钒粉、锡粉，并使用搅拌装置混合均匀；
S3：将混合好的物料注射成形为所需形状的无缺陷坯料，采用计算机模拟喂料及充填模具过程，优化注射成形条件参数；
S4：使用甲苯为有机溶剂对S3中生产的物料进行脱脂处理；
S5：将脱脂后的物料放入热处理装置内，加热至600-700摄氏度，恒温40-300分钟后，进行空冷，再加入热处理装置内，800-850摄氏度环境下加热50-100分钟，加热后随炉冷却至550摄氏度，再水冷至400度；
S6：用30％的硝酸加3％的氢氟酸其余为水的溶液，在50℃温度下对工件进行酸洗，或轻微磨削，以除去表面污染层；
S7：加入5-8％的β稳定元素，进行热加工并冷却得到片状魏氏组织，然后经固溶淬火冷却成形及6-8小时的时效处理。
本发明中，真空自耗电弧熔炼时先将海绵钛压制成电极，再通过氩弧焊的方式焊接成电极，然后进行2-3次真空熔炼，熔炼时电流保持在25000A-30000A，生产系统包括海绵钛制备模块、混合料模块、注射成型模块、脱脂处理模块、预热处理及热处理模块、强韧化处理模块和熔炼模块，且海绵钛制备模块包括钢制反应罐、气体密度检测装置和热熔炉，熔炼模块包括压力机、氩弧焊箱、真空电弧炉和防爆墙，真空电弧炉内设置有电流检测设备、温度检测设备和报警设备，热处理模块包括热处理反应炉，且热处理反应炉为真空炉，且热处理反应炉内真空度为1×10-5mmHg。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在密闭的钢制反应罐中将纯金属镁放入钢制反应罐内，并冲入惰性气体，加热至650摄氏度将镁融化，并在700-850摄氏度环境下放入TiCl4与熔融的镁反应，并及时排除生成的液态MgCl2得到海绵钛，并进行真空自耗电弧熔炼；
S2：在S1步骤中生产的海绵钛研磨，并添加铝粉、铬粉、锆粉、铁粉、钒粉、锡粉，并使用搅拌装置混合均匀；
S3：将混合好的物料注射成形为所需形状的无缺陷坯料，采用计算机模拟喂料及充填模具过程，优化注射成形条件参数；
S4：使用甲苯为有机溶剂对S3中生产的物料进行脱脂处理；
S5：将脱脂后的物料放入热处理装置内，加热至600-700摄氏度，恒温40-300分钟后，进行空冷，再加入热处理装置内，800-850摄氏度环境下加热50-100分钟，加热后随炉冷却至550摄氏度，再水冷至400度；
S6：用30％的硝酸加3％的氢氟酸其余为水的溶液，在50℃温度下对工件进行酸洗，或轻微磨削，以除去表面污染层；
S7：加入5-8％的β稳定元素，进行热加工并冷却得到片状魏氏组织，然后经固溶淬火冷却成形及6-8小时的时效处理。
2.根据权利要求1所述的船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法，其特征在于，所述真空自耗电弧熔炼时先将海绵钛压制成电极，再通过氩弧焊的方式焊接成电极，然后进行2-3次真空熔炼，熔炼时电流保持在25000A-30000A。
3.船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法，通过生产系统实施，其特征在于，所述生产系统包括海绵钛制备模块、混合料模块、注射成型模块、脱脂处理模块、预热处理及热处理模块、强韧化处理模块和熔炼模块，且海绵钛制备模块包括钢制反应罐、气体密度检测装置和热熔炉。
4.根据权利要求3所述的船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法的生产系统，其特征在于，所述熔炼模块包括压力机、氩弧焊箱、真空电弧炉和防爆墙，真空电弧炉内设置有电流检测设备、温度检测设备和报警设备。
5.根据权利要求3所述的船舶用中强度耐蚀可焊止裂钛合金的制备方法的生产系统，其特征在于，所述热处理模块包括热处理反应炉，且热处理反应炉为真空炉，且热处理反应炉内真空度为1×10-5mmHg。
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