CN109811225A - 一种钼铝硅中间合金及其制备方法 - Google Patents

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王建东
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本发明提供一种钼铝硅中间合金及其制备方法。钼铝硅中间合金按质量含量计，包括62～68wt％的Mo、4～6wt％的Si和余量的Al。本发明提供的钼铝硅中间合金通过设计合金成分，使钼铝硅中间合金的熔点和密度均接近于基体海绵钛，且成分偏析较小，代替AlMo60和金属Si用于TC8钛合金熔炼时，能够降低与基体海绵钛的熔点差和密度差，有效地防止大的熔点差和密度差造成的成分偏析的发生。实验结果表明，本发明提供的钼铝硅中间合金熔点为1565～1627℃，密度为4.88～5.33g/cm3，成分偏析较小。实验结果表明，钼铝硅中间合金用于TC8钛合金，可以确保TC8钛合金中Si元素和Mo元素均匀性良好。本发明提供的制备方法简单，易于控制，适用于大规模工业生产。

Description

一种钼铝硅中间合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，涉及中间合金，尤其是一种钼铝硅中间合金及其制备方法。
背景技术
TC8是一种马氏体α+β两相变形热强钛合金，其名义成分为Ti-6.5Al-3.5Mo-0.25Si，该钛合金的室温、高温综合拉伸性能良好，特别是在500℃具有优良的热稳定性、持久性能和抗疲劳性能等，作为航空发动机的压气机零件可在500℃下工作6000h以上。该合金可以加工成棒材、锻件、模锻件和其它形式产品，并在各种涡轮发动机上获得广泛应用。
目前用于TC8钛合金生产的原材料除了基体海绵钛(熔点：1675℃，密度：4.50g/cm3)之外，还包括AlMo60(熔点：1570℃，密度：4.97g/cm3)和金属Si(熔点：1414℃，密度：2.33g/cm3)，这三种原材料之间最大熔点差和密度差分别为261℃和2.64g/cm3。TC8钛合金通常采用VAR(真空自耗电弧熔炼)的方式进行熔炼，该方法属于顺序凝固过程，大的熔点差和密度差会造成TC8钛合金严重的成分偏析问题。其次，由于TC8钛合金中的Si含量和Mo含量都较低，低含量的原材料很难保证原材料混料时的均匀性，原材料混料的不均匀也会造成TC8钛合金的成分偏析问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钼铝硅中间合金及其制备方法。本发明提供的钼铝硅中间合金(熔点：1565～1627℃，密度：4.88～5.33g/cm3)与基体海绵钛(熔点：1675℃，密度：4.50g/cm3)的熔点和密度均接近，用于TC8钛合金熔炼时，能够很好的解决大的熔点差和密度差造成的成分偏析问题。此外，钼铝硅中间合金将TC8钛合金中占比较少的Si元素和Mo元素化合成为一种原料，增加了原材料混料时的均匀性，用于TC8钛合金熔炼时，能够很好的解决原材料混料不均匀造成的成分偏析问题。
本发明提供了一种钼铝硅中间合金，按质量含量计，包括62～68wt％的Mo、4～6wt％的Si和余量的Al。
优选地，所述钼铝硅中间合金包括64～66wt％的Mo、4.5～5.5wt％的Si和余量的Al。
优选地，所述钼铝硅中间合金熔点为1584～1606℃。
优选地，所述钼铝硅中间合金密度为5.02～5.18g/cm3。
本发明还提供了上述钼铝硅中间合金的一种制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将MoO3、Al和Si进行干燥；
(2)所述步骤(1)按照100份MoO3、65～72份Al、5～9份Si称取各原材料；
(3)将所述步骤(2)称好的各原材料进行充分混合，得到混合物料；
(4)将所述步骤(3)的混合物料在常温下装炉，采用炉外铝热冶炼法进行合金冶炼，得到钼铝硅中间合金。
优选地，所述钼铝硅中间合金的制备方法，按照100份MoO3、67～69份Al、6～8份Si称取各原材料。
在本发明中，所述Al的纯度为99.7％以上；所述MoO3的纯度为99.9％以上；所述Al的纯度为99.7％以上；所述Si的纯度为99.5％以上。
本发明优选在所述炉外铝热冶炼前对MoO3、Al和Si进行干燥。在本发明中，所述干燥的温度优选为110～130℃，更优选为115～125℃；所述干燥的时间优选为6h以上，更优选为8～12h，最优选为9～11h。在本发明中，所述干燥可以去除原料中的水分，防止铝热冶炼过程中发生严重的喷溅。
本发明的优点和有益效果：
1、本发明提供的钼铝硅中间合金通过设计合金成分，使钼铝硅中间合金的熔点和密度均接近于基体海绵钛，且成分偏析较小，代替AlMo60和金属Si用于TC8钛合金熔炼时，能够降低与基体海绵钛的熔点差和密度差，有效地防止大的熔点差和密度差造成的成分偏析的发生。
2、本发明钼铝硅中间合金将TC8钛合金中占比较少的Si元素和Mo元素化合成为一种原料，增加了原材料混料时的均匀性，用于TC8钛合金熔炼时，能够有效地防止原材料混料不均匀造成的成分偏析问题。
3、实验结果表明，本发明提供的钼铝硅中间合金熔点为1565～1627℃，密度为4.88～5.33g/cm3，成分偏析较小。实验结果表明，钼铝硅中间合金用于TC8钛合金，可以确保TC8钛合金中Si元素和Mo元素均匀性良好。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的钼铝硅中间合金及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
1、将纯度为99.9％以上的MoO3、纯度为99.7％以上的Al和纯度为99.5％以上的Si进行干燥，干燥的温度为110℃，干燥的时间为6h。
2、再然后按照100份MoO3、65份Al、5份Si称取各原材料。
3、将称好的各原材料进行充分混合，得到混合物料。
4、将混合物料在常温下装炉，采用炉外铝热冶炼法进行合金冶炼，得到钼铝硅中间合金。
对本实施例制备的钼铝硅中间合金进行化学成分分析，得到结果如表1所示。对本实施例制备的钼铝硅中间合金应用于牌号为TC8钛合金Mo含量和Si含量进行化学成分分析，得到结果如表2所示。本实施例制备的钼铝硅中间合金的熔点为1627℃，密度为5.32g/cm3。
实施例2:
1、将纯度为99.9％以上的MoO3、纯度为99.7％以上的Al和纯度为99.5％以上的Si进行干燥，干燥的温度为130℃，干燥的时间为12h。
2、再然后按照100份MoO3、72份Al、9份Si称取各原材料。
3、将称好的各原材料进行充分混合，得到混合物料。
4、将混合物料在常温下装炉，采用炉外铝热冶炼法进行合金冶炼，得到钼铝硅中间合金。
对本实施例制备的钼铝硅中间合金进行化学成分分析，得到结果如表1所示。对本实施例制备的钼铝硅中间合金应用于牌号为TC8钛合金Mo含量和Si含量进行化学成分分析，得到结果如表2所示。本实施例制备的钼铝硅中间合金的熔点为1566℃，密度为4.88g/cm3。
实施例3:
1、将纯度为99.9％以上的MoO3、纯度为99.7％以上的Al和纯度为99.5％以上的Si进行干燥，干燥的温度为120℃，干燥的时间为10h。
2、再然后按照100份MoO3、68份Al、7份Si称取各原材料。
3、将称好的各原材料进行充分混合，得到混合物料。
4、将混合物料在常温下装炉，采用炉外铝热冶炼法进行合金冶炼，得到钼铝硅中间合金。
对本实施例制备的钼铝硅中间合金进行化学成分分析，得到结果如表1所示。对本实施例制备的钼铝硅中间合金应用于牌号为TC8钛合金Mo含量和Si含量进行化学成分分析，得到结果如表2所示。本实施例制备的钼铝硅中间合金的熔点为1598℃，密度为5.11g/cm3。
实施例4:
1、将纯度为99.9％以上的MoO3、纯度为99.7％以上的Al和纯度为99.5％以上的Si进行干燥，干燥的温度为115℃，干燥的时间为11h。
2、再然后按照100份MoO3、69份Al、6份Si称取各原材料。
3、将称好的各原材料进行充分混合，得到混合物料。
4、将混合物料在常温下装炉，采用炉外铝热冶炼法进行合金冶炼，得到钼铝硅中间合金。
对本实施例制备的钼铝硅中间合金进行化学成分分析，得到结果如表1所示。对本实施例制备的钼铝硅中间合金应用于牌号为TC8钛合金Mo含量和Si含量进行化学成分分析，得到结果如表2所示。本实施例制备的钼铝硅中间合金的熔点为1591℃，密度为5.14g/cm3。
实施例5:
1、将纯度为99.9％以上的MoO3、纯度为99.7％以上的Al和纯度为99.5％以上的Si进行干燥，干燥的温度为120℃，干燥的时间为9h。
2、再然后按照100份MoO3、67份Al、8份Si称取各原材料。
3、将称好的各原材料进行充分混合，得到混合物料。
4、将混合物料在常温下装炉，采用炉外铝热冶炼法进行合金冶炼，得到钼铝硅中间合金。
对本实施例制备的钼铝硅中间合金进行化学成分分析，得到结果如表1所示。对本实施例制备的钼铝硅中间合金应用于牌号为TC8钛合金Mo含量和Si含量进行化学成分分析，得到结果如表2所示。本实施例制备的钼铝硅中间合金的熔点为1604℃，密度为5.07g/cm3。
表1本发明实施例中钼铝硅中间合金化学成分wt％
合金成分 Mo Si Fe C O N Al
实施例1 67.9 4.02 0.033 0.012 0.013 0.010 余量
实施例2 62.0 5.99 0.032 0.014 0.020 0.009 余量
实施例3 64.8 5.01 0.030 0.011 0.021 0.010 余量
实施例4 64.6 4.51 0.029 0.013 0.018 0.010 余量
实施例5 65.3 5.38 0.030 0.015 0.020 0.011 余量
由以上实施例可以看出，本发明提供的钼铝硅中间合金成分稳定，杂质含量较低。
表2本发明实施例中TC8中Mo含量和Si含量 wt％
由以上实施例可以看出，本发明提供的钼铝硅中间合金应用于TC8钛合金，Mo含量和Si含量极差很小，说明钼铝硅中间合金的使用可以有效地解决TC8钛合金中Mo元素和Si元素成分偏析问题，提高Mo元素和Si元素在TC8钛合金中的成分均匀性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种钼铝硅中间合金，其特征在于：按质量百分含量计，包括62～68wt％的Mo、4～6wt％的Si和余量的Al。
2.根据权利要求1所述的钼铝硅中间合金，其特征在于：所述钼铝硅中间合金熔点为1565～1627℃。
3.根据权利要求1所述的钼铝硅中间合金，其特征在于：所述钼铝硅中间合金密度为4.88～5.33g/cm3。
4.根据权利要求1所述的钼铝硅中间合金，其特征在于：包括64～66wt％的Mo、4.5～5.5wt％的Si和余量的Al。
5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的钼铝硅中间合金的制备方法，其特征在于：按照100份MoO3、65～72份Al、5～9份Si称取各原材料，进行炉外铝热冶炼，得到钼铝硅中间合金。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述MoO3的纯度为99.9％以上；所述Al的纯度为99.7％以上；所述Si的纯度为99.5％以上。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述炉外铝热冶炼包括以下步骤：
(1)将MoO3、Al和Si进行干燥；
(2)将所述步骤(1)按照100份MoO3、65～72份Al、5～9份Si称取各原材料；
(3)将所述步骤(2)称好的各原材料进行充分混合，得到混合物料；
(4)将所述步骤(3)的混合物料在常温下装炉，采用炉外铝热冶炼法进行合金冶炼，得到钼铝硅中间合金。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中干燥的温度为110～130℃；所述干燥的时间为6h以上。
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