CN117248140A - 一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金及其制备方法 - Google Patents
一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117248140A CN117248140A CN202311513478.XA CN202311513478A CN117248140A CN 117248140 A CN117248140 A CN 117248140A CN 202311513478 A CN202311513478 A CN 202311513478A CN 117248140 A CN117248140 A CN 117248140A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum
- molybdenum
- alloy
- intermediate alloy
- equal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 116
- UNQHSZOIUSRWHT-UHFFFAOYSA-N aluminum molybdenum Chemical compound [Al].[Mo] UNQHSZOIUSRWHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 104
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 47
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 39
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 23
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 18
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 32
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 26
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 19
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract description 11
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005204 segregation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012797 qualification Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003832 thermite Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- ZXTFQUMXDQLMBY-UHFFFAOYSA-N alumane;molybdenum Chemical compound [AlH3].[Mo] ZXTFQUMXDQLMBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- QXYJCZRRLLQGCR-UHFFFAOYSA-N dioxomolybdenum Chemical compound O=[Mo]=O QXYJCZRRLLQGCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- -1 structure uniformity Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/04—Refining by applying a vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/04—Alloys based on tungsten or molybdenum
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金，由以下质量百分数的元素组成：Mo 20%~75%，余量为Al及不可避免的杂质；本发明铝钼中间合金的制备方法为：一、选择三氧化钼粉末、铝粉和氟化钙粉末；二、烘干物料；三、称量物料并混合均匀；四、铝热还原‑电磁搅拌；五、真空熔炼后浇铸。本发明制备的铝钼中间合金产品具有高均质化、无不熔块及低杂质含量的特征；使用该铝钼中间合金作为航天航空级钛合金的熔炼添加材料，有效避免低熔点铝烧损、高密度高熔点钼偏聚形成不熔块，有利于获得成分及组织均匀的钛合金产品，提高合金合格率；同时添加该铝钼中间合金可以降低钛合金熔炼温度，缩短熔炼时间，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于合金制备技术领域，具体涉及一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金及其制备方法。
背景技术
随着军用飞机更新换代和民用国产大飞机放量，国内航天航空用高端钛合金市场推动行业大力发展，高端钛材需求量呈加速增长趋势，钛合金零部件使用条件日益苛刻，这对于我国的钛合金产能和质量控制提出了一个更高的要求。铝和钼均为钛合金的主要添加元素，其中铝元素主要起到固溶强化作用，提高钛合金的室温、高温强度以及热强性。钼元素可以起到稳定β相或提高室温及高温强度的作用，也可提高钛合金的淬透性。铝的熔点为660℃，密度为2.7g/cm3，钼的熔点为2623℃，密度为10.2g/cm3，基体海绵钛的熔点为1660℃，密度为4.5g/cm3。直接采用铝单质和钼单质进行钛合金熔炼，容易发生由密度差引起的元素偏聚，以及由熔点差导致的元素烧损和难熔块形成。通过铝钼中间合金的形式进行钛合金熔炼可以有效改善上述冶金问题，有助于成分均匀化，减少原材料损失，提高成品率。
专利公开号为CN103397237A的发明专利公开了一种铝热还原法制备Mo含量为60%~90%的铝钼中间合金。该方法简单易实现，且经过预先对二氧化钼和三氧化钼的混合物进行造粒，可以控制反应速度，避免物料飞溅，提高合金收率。但仅一步铝热还原方法制备的铝钼中间合金成分均匀性较差，且杂质含量不可控。
专利公开号为CN102534315A的发明专利公开了一种Mo含量为45%~70%的铝钼中间合金及其制备方法。该发明通过铝热还原结合真空熔炼两步法得到铝钼中间合金，且在真空熔炼时所用的碳坩埚表层涂覆有一层氧化钇。相比一步炉外铝热还原法，该方法获得的合金成分更加均匀。但一步铝热还原过程中对于渣金分离、合金孔洞、金属氧化物夹杂以及合金收得率控制不稳定，并且最终铝钼合金的杂质含量仍较高，尤其是氮含量，氮元素会增加钛合金脆性，不利于合金产品服役性能。
专利公开号为CN111945049A的发明专利公开了一种真空熔炼法制备Mo含量为60%~65%的铝钼中间合金。原料为单质金属铝和单质金属钼，制备出的铝钼中间合金杂质含量低。但因为是采用的单质金属原料，易出现低密度低熔点铝易烧损、高密度高熔点钼易偏聚易形成不熔块的问题，另外采用单质金属钼为原材料，增加了铝钼中间合金生产成本。
专利公开号为CN112647003A的发明专利公开了一种在真空环境下通过铝热还原制备Mo含量为60%~67%的铝钼中间合金。与炉外铝热还原方法相比，该方法避免了由于空气存在导致铝钼合金的氧和氮等气体杂质的增加，但不能稳定控制最终产品的渣金分离效果、合金锭中的孔洞、金属氧化物夹渣，以及最终合金收得率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金。该铝钼中间合金具有高均质化、无不熔块及低杂质含量的特征，将其作为钛合金制备过程中的添加材料，不仅熔炼温度低，熔炼时间短，有利于钛合金获得均匀的组织，最大程度减少偏析，保证材料的服役性能，还可提高生产效率及合金成品率，避免材料浪费，降低生产费用，解决了现有铝钼中间合金成分均匀性、杂质含量高、易形成不熔块、夹渣或孔洞的缺点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：Mo 20%~75%，余量为Al及不可避免的杂质；所述不可避免的杂质中各元素的质量百分数为：Fe≤0.076%，Si≤0.033%，V≤0.01%，C≤0.005%，O≤0.014%，N≤0.003%。
本发明以Al为基体，以耐热耐蚀Mo为主要合金元素组成航天航空级钛合金用的铝钼中间合金，通过对各组元含量的限定，在设定合金成分范围形成了Al和Mo元素组成的物相。与单质铝和单质钼金属相比，本发明制备的铝钼中间合金的熔点更接近钛合金基体钛的熔点，两者熔点相差在~350℃，并且比热、比重以熔化潜热与基体钛金属相近，满足钛合金关于易烧损及难熔金属组元的添加要求，有效避免钛合金在熔炼过程中单质铝易烧损、单质钼易偏聚易不熔等冶金问题。同时本发明制备的铝钼中间合金硬度为~20HRC，硬度适中，易破碎成1mm~6mm的小颗粒，作为原材料在钛合金熔炼制备过程中能够方便添加进去。
上述的一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：Mo 50%~62%，余量为Al及不可避免的杂质；所述不可避免的杂质中各元素的质量百分数为：Fe≤0.070%，Si≤0.030%，V≤0.008%，C≤0.002%，O≤0.012%，N≤0.002%。
同时，本发明还公开了一种制备如上述的航天航空级钛合金用铝钼中间合金的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、准备物料：选择三氧化钼粉末、铝粉为原料，氟化钙粉末为造渣剂；
步骤二、物料烘干：将步骤一中准备好的原料和造渣剂在热风循环烘箱中烘干；
步骤三、物料混合：根据目标产物铝钼中间合金的成分要求，称取步骤二中烘干的三氧化钼粉末、铝粉和氟化钙粉末并混合均匀，得到混合好的待反应物料；
步骤四、铝热还原-电磁搅拌：将步骤三中混合好的待反应物料放入石墨坩埚反应器内，利用镁屑点燃待反应物料，引发铝热还原反应，同时开启电磁感应设备进行电磁搅拌，随后空冷至室温，得到上层氧化铝基还原熔渣和下层铝钼合金块组成的产物；
步骤五、真空熔炼：对步骤四中得到的与上层氧化铝基还原熔渣分离开的铝钼合金块进行真空熔炼，然后浇铸成铸锭，得到铝钼中间合金。
本发明通过严格控制铝钼中间合金的制备工艺以及原料中的杂质元素，一方面保证铝钼中间合金在铝热还原时的合金高收得率及高纯净度，另一方面确保最终铝钼中间合金产品的杂质含量非常低，同时合金中的铝、钼元素均匀分布，且不存在不熔块，从而保证了其下游材料钛合金的产品质量，提高合金成品率。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述三氧化钼粉末的成分和粒度符合YS/T639-2007《纯三氧化钼》标准，所述铝粉的质量纯度为99%以上，目数为50目，氟化钙的质量纯度为99.5%以上，目数为80目。本发明通过严格控制反应物及造渣剂的纯度和粒度，一方面保证铝热还原过程中的反应程度适中，不至于太剧烈，导致反应溅射严重，合金收得率低，也不至于太温和，导致渣金分离效果差；另一方面可以保证最终产物的杂质含量低，产品质量高。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述烘干温度为80℃~150℃，时间为10h~18h。本发明通过对反应物料在反应前在合适温度进行一定时间的烘干，保证反应产物内不存在水汽，避免进行铝热还原反应时无法点火或反应过程中水汽爆炸，反应溅射严重。
上述的方法，其特征在于，步骤三所述混合均匀采用混料机进行，且转速为50r/min~70r/min，时间为15min~20min。本发明将低密度低熔点的铝粉和氧化钼粉末进行混合，通过控制转速及时间，以获得混合均匀的混合粉末，保证后续铝热反应可以顺利进行，同时避免钼偏聚，形成高密度高熔点块，进一步提高了铝钼中间合金的成分均匀性。
上述的方法，其特征在于，步骤四中所述电磁搅拌的频率为200r/min~300r/min，时间为20s~40s。本发明通过对钼铝中间合金的铝热还原合成过程中进行适当频率和时间的电磁搅拌，增加了熔融反应产物的流动性，使熔渣与金属熔体充分接触，加速渣金分离和气孔排出，避免合金液被熔渣裹挟留存在反应产物上部，造成最终反应产物渣金分离效果差，合金收得率低。外加电磁搅拌同时可以使合金中的铝和钼元素分布更加均匀，避免了高密度及不熔块的形成，提升铝钼合金品质。
上述的方法，其特征在于，步骤五中所述真空熔炼为真空自耗电弧熔炼、真空感应熔炼以及真空悬浮熔炼中的一种或者多种，所述真空熔炼的真空度为0.01Pa~0.001Pa，熔炼温度为1300℃~1750℃，熔炼时间为10min~20min。本发明通过对铝热还原-电磁搅拌联动工艺制备出钼铝中间合金进行真空重熔精炼，包括真空自耗电弧熔炼、真空感应熔炼和真空悬浮熔炼，进一步改善钼铝合金的成分、组织均匀性以及气孔缺陷等问题，保证铝钼中间合金不存在高密度夹杂和高熔点不熔块等冶金缺陷，使铝钼元素分布更加均匀，并进一步降低铝钼中间合金中的氧氮等杂质元素，从而提高铝钼中间合金纯度和均质化程度。同时，与直接对铝金属和钼金属进行熔炼相比，铝热还原合成的铝钼中间合金块所需熔炼温度适中，避免了高温熔炼造成的高能耗以及低熔点铝的烧损。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明制备的铝钼中间合金产品具有高均质化、无不熔块及低杂质含量的特征；使用该铝钼中间合金作为航天航空级钛合金的熔炼添加材料，有效避免低熔点铝烧损、高密度高熔点钼偏聚形成不熔块，有利于获得成分及组织均匀的钛合金产品，提高合金合格率；同时添加该铝钼中间合金可以降低熔炼温度，缩短熔炼时间，降低生产成本。
2、本发明在铝热还原制备铝钼中间合金的同时进行电磁搅拌，增加了熔融反应产物的流动性，使反应得到的熔渣和熔融金属充分接触，有利于密度低、熔点低的熔渣上浮，密度高、熔点高的合金下沉，促进渣金分离和气孔排出，避免了合金被裹挟在上层熔渣内部，以及降低合金内部的非金属夹杂物，使合金内部更加纯净和致密，也增加了合金的收得率。另外，电磁搅拌促使铝钼中间合金的元素分布更加均匀，避免了高密度及不熔块的形成，提升铝钼合金品质；后续通过对铝热还原-电磁搅拌联动工艺制备出的钼铝中间合金进行真空重熔精炼，进一步改善钼铝合金的成分、组织均匀性以及气孔缺陷等问题，保证铝钼中间合金不存在高密度夹杂和高熔点不熔块等冶金缺陷，使铝钼元素分布更加均匀，进一步降低铝钼中间合金中的氧氮等杂质元素，从而提高铝钼中间合金纯度和均质化程度。
3、与通过传统铝热还原法制备铝钼中间合金的方法相比，本发明采用的铝热还原-电磁搅拌联动工艺提高熔融反应产物流动性，促进渣金分离、气孔排出，有利于提高铝钼中间合金最终收得率和纯净度，同时提高铝钼中间合金成分均匀性。
4、与直接熔炼铝单质金属和钼单质金属制备铝钼中间合金的方法相比，本发明所采用的原料是氧化钼，成本更低，且通过本发明提出的铝热还原-电磁搅拌方法避免了高密度高熔点单质钼在熔炼过程中易偏聚形成不熔块的冶金问题，使合金成分更加均匀。
5、 本发明提出的铝钼中间合金制备方法简单有效，适合大规模大批量工业化生产。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的铝钼中间合金的XRD图。
图2为本发明实施例1制备的铝钼中间合金的扫描图。
图3为本发明实施例1制备的铝钼中间合金中Al元素分布图。
图4为本发明实施例1制备的铝钼中间合金中Mo元素分布图。
具体实施方式
实施例1
本实施例航天航空级钛合金用铝钼中间合金由以下质量百分数的元素组成：Mo50%，余量为Al及不可避免的杂质。
本实施例航天航空级钛合金用铝钼中间合金制备方法包括以下步骤：
步骤一、准备物料：选择质量纯度为99.95%以上、粒度为20μm（符合YS/T 639-2007《纯三氧化钼》标准）的三氧化钼粉末和质量纯度为99%以上、目数为50目的铝粉为原料，选择质量纯度为99.5%以上，目数为80目的氟化钙为造渣剂；
步骤二、物料烘干：将步骤一准备好的原料和造渣剂在热风循环烘箱中于110℃烘干15h；
步骤三、物料混合：根据目标产物铝钼中间合金的成分要求，称取步骤二烘干的三氧化钼粉末、铝粉和氟化钙粉末倒入混料机中混合均匀，转速为60r/min，时间为17min，得到混合好的待反应物料；
步骤四、铝热还原-电磁搅拌：将步骤三混合好的待反应物料放入石墨坩埚反应器内，利用镁屑点燃待反应物料，引发铝热还原反应，同时开启电磁感应设备进行电磁搅拌，电磁搅拌的频率为250r/min，时间为30s，随后空冷至室温，得到上层氧化铝基还原熔渣和下层铝钼合金块组成的产物；
步骤五、真空熔炼：对步骤四得到的与上层氧化铝基还原熔渣分离开的铝钼合金块进行真空感应熔炼，真空度为0.01Pa~0.001Pa，熔炼温度为1500℃，熔炼时间为15min，然后浇铸成铸锭，得到高均质铝钼中间合金。
对本实施例制备的铝钼中间合金成分进行了检测，结果如表1所示：
从表1可知，该铝钼中间合金中杂质元素非常低，尤其是氧、氮元素，避免了对下游钛合金材料脆性的影响。
图1为本实施例制备的铝钼中间合金的XRD图，从图1可知，该铝钼中间合金中的物相为Mo3Al8单一物相，不存在Mo相峰和Al相峰，说明铝、钼已完全合金化。
图2为本实施例制备的铝钼中间合金的扫描图，图3~图4分别为本实施例制备的铝钼中间合金中Al元素、Mo元素分布图，从图3~图4可知，该铝钼中间合金中铝、钼元素整体上分布均匀，不存在偏析，也没有形成高熔点、高密度的钼块。
实施例2
本实施例航天航空级钛合金用高均质铝钼中间合金由以下质量百分数的元素组成：Mo 62%，余量为Al及不可避免的杂质。
本实施例航天航空级钛合金用高均质铝钼中间合金制备方法包括以下步骤：
步骤一、准备物料：选择质量纯度为99.95%以上、粒度为20μm的三氧化钼粉末和质量纯度为99%以上、目数为50目的铝粉为原料，选择质量纯度为99.5%以上，目数为80目的氟化钙为造渣剂；
步骤二、物料烘干：将步骤一准备好的原料和造渣剂在热风循环烘箱中于130℃烘干12h；
步骤三、物料混合：根据目标产物铝钼中间合金的成分要求，称取步骤二烘干的三氧化钼粉末、铝粉和氟化钙粉末倒入混料机中混合均匀，转速为65r/min，时间为18min，得到混合好的待反应物料；
步骤四、铝热还原-电磁搅拌：将步骤三混合好的待反应物料放入石墨坩埚反应器内，利用镁屑点燃待反应物料，引发铝热还原反应，同时开启电磁感应设备进行电磁搅拌，电磁搅拌的频率为270r/min，时间为35s，随后空冷至室温，得到上层氧化铝基还原熔渣和下层铝钼合金块组成的产物；
步骤五、真空熔炼：对步骤四得到的与上层氧化铝基还原熔渣分离开的铝钼合金块进行真空自耗电弧熔炼，真空度为0.01Pa~0.001Pa，熔炼温度为1600℃，熔炼时间为17min，然后浇铸成铸锭，得到高均质铝钼中间合金。
对本实施例制备的铝钼中间合金成分进行了检测，结果如表2所示：
从表2可知，该铝钼中间合金中杂质元素非常低，尤其是氧、氮元素，避免了对下游钛合金材料脆性的影响。
实施例3
本实施例航天航空级钛合金用铝钼中间合金由以下质量百分数的元素组成：Mo20%，余量为Al及不可避免的杂质。
本实施例航天航空级钛合金用铝钼中间合金制备方法包括以下步骤：
步骤一、准备物料：选择质量纯度为99.95%以上、粒度为20μm的三氧化钼粉末和质量纯度为99%以上、目数为50目的铝粉为原料，选择质量纯度为99.5%以上，目数为80目的氟化钙为造渣剂；
步骤二、物料烘干：将步骤一准备好的原料和造渣剂在热风循环烘箱中于80℃烘干10h；
步骤三、物料混合：根据目标产物铝钼中间合金的成分要求，称取步骤二烘干的三氧化钼粉末、铝粉和氟化钙粉末倒入混料机中混合均匀，转速为50r/min，时间为15min，得到混合好的待反应物料；
步骤四、铝热还原-电磁搅拌：将步骤三混合好的待反应物料放入石墨坩埚反应器内，利用镁屑点燃待反应物料，引发铝热还原反应，同时开启电磁感应设备进行电磁搅拌，电磁搅拌的频率为200r/min，时间为20s，随后空冷至室温，得到上层氧化铝基还原熔渣和下层铝钼合金块组成的产物；
步骤五、真空熔炼：对步骤四得到的与上层氧化铝基还原熔渣分离开的铝钼合金块进行真空自耗电弧熔炼，真空度为0.01Pa~0.001Pa，熔炼温度为1300℃，熔炼时间为10min，然后浇铸成铸锭，得到高均质铝钼中间合金。
对本实施例制备的铝钼中间合金成分进行了检测，结果如表3所示：
从表3可知，该铝钼中间合金中杂质元素非常低，尤其是氧、氮元素，避免了对下游钛合金材料脆性的影响。
实施例4
本实施例航天航空级钛合金用铝钼中间合金由以下质量百分数的元素组成：Mo75%，余量为Al及不可避免的杂质。
本实施例航天航空级钛合金用铝钼中间合金制备方法包括以下步骤：
步骤一、准备物料：选择质量纯度为99.95%以上、粒度为20μm的三氧化钼粉末和质量纯度为99%以上、目数为50目的铝粉为原料，选择质量纯度为99.5%以上，目数为80目的氟化钙为造渣剂；
步骤二、物料烘干：将步骤一准备好的原料和造渣剂在热风循环烘箱中于150℃烘干18h；
步骤三、物料混合：根据目标产物铝钼中间合金的成分要求，称取步骤二烘干的三氧化钼粉末、铝粉和氟化钙粉末倒入混料机中混合均匀，转速为70r/min，时间为20min，得到混合好的待反应物料；
步骤四、铝热还原-电磁搅拌：将步骤三混合好的待反应物料放入石墨坩埚反应器内，利用镁屑点燃待反应物料，引发铝热还原反应，同时开启电磁感应设备进行电磁搅拌，电磁搅拌的频率为300r/min，时间为40s，随后空冷至室温，得到上层氧化铝基还原熔渣和下层铝钼合金块组成的产物；
步骤五、真空熔炼：对步骤四得到的与上层氧化铝基还原熔渣分离开的铝钼合金块进行真空悬浮熔炼，真空度为0.01Pa~0.001Pa，熔炼温度为1750℃，熔炼时间为20min，然后浇铸成铸锭，得到高均质铝钼中间合金。
对本实施例制备的铝钼中间合金成分进行了检测，结果如表4所示：
从表4可知，该铝钼中间合金中杂质元素非常低，尤其是氧、氮元素，避免了对下游钛合金材料脆性的影响。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：Mo 20%~75%，余量为Al及不可避免的杂质；所述不可避免的杂质中各元素的质量百分数为：Fe≤0.076%，Si≤0.033%，V≤0.01%，C≤0.005%，O≤0.014%，N≤0.003%。
2.根据权利要求1所述的一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金，其特征在于，由以下质量百分数的元素组成：Mo 50%~62%，余量为Al及不可避免的杂质；所述不可避免的杂质中各元素的质量百分数为：Fe≤0.070%，Si≤0.030%，V≤0.008%，C≤0.002%，O≤0.012%，N≤0.002%。
3.一种制备如权利要求1或2所述的航天航空级钛合金用铝钼中间合金的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、准备物料：选择三氧化钼粉末、铝粉为原料，氟化钙粉末为造渣剂；
步骤二、物料烘干：将步骤一中准备好的原料和造渣剂在热风循环烘箱中烘干；
步骤三、物料混合：根据目标产物铝钼中间合金的成分要求，称取步骤二中烘干的三氧化钼粉末、铝粉和氟化钙粉末并混合均匀，得到混合好的待反应物料；
步骤四、铝热还原-电磁搅拌：将步骤三中混合好的待反应物料放入石墨坩埚反应器内，利用镁屑点燃待反应物料，引发铝热还原反应，同时开启电磁感应设备进行电磁搅拌，随后空冷至室温，得到上层氧化铝基还原熔渣和下层铝钼合金块组成的产物；
步骤五、真空熔炼：对步骤四中得到的与上层氧化铝基还原熔渣分离开的铝钼合金块进行真空熔炼，然后浇铸成铸锭，得到铝钼中间合金。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤一中所述三氧化钼粉末的成分和粒度符合YS/T 639-2007《纯三氧化钼》标准，所述铝粉的质量纯度为99%以上，目数为50目，氟化钙的质量纯度为99.5%以上，目数为80目。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中所述烘干温度为80℃~150℃，时间为10h~18h。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤三所述混合均匀采用混料机进行，且转速为50r/min~70r/min，时间为15min~20min。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤四中所述电磁搅拌的频率为200r/min~300r/min，时间为20s~40s。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤五中所述真空熔炼为真空自耗电弧熔炼、真空感应熔炼以及真空悬浮熔炼中的一种或者多种，所述真空熔炼的真空度为0.01Pa~0.001Pa，熔炼温度为1300℃~1750℃，熔炼时间为10min~20min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311513478.XA CN117248140A (zh) | 2023-11-14 | 2023-11-14 | 一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311513478.XA CN117248140A (zh) | 2023-11-14 | 2023-11-14 | 一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117248140A true CN117248140A (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=89133543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311513478.XA Pending CN117248140A (zh) | 2023-11-14 | 2023-11-14 | 一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117248140A (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4684506A (en) * | 1985-11-06 | 1987-08-04 | Gfe Gesellschaft Fur Elektrometallurgie Mbh | Master alloy for the production of titanium-based alloys and method for producing the master alloy |
| JPH03166326A (ja) * | 1989-11-22 | 1991-07-18 | Nkk Corp | アルミノテルミット法によるＭｏ―Ａｌ合金の製造方法 |
| CN101037741A (zh) * | 2007-04-25 | 2007-09-19 | 上海康沃有色金属经贸物资有限公司 | 真空级铝钼硅合金 |
| CN102534315A (zh) * | 2012-01-19 | 2012-07-04 | 上海康臣特种金属材料有限公司 | 一种铝钼中间合金及其制备方法 |
| CN103397237A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-11-20 | 大连融德特种材料有限公司 | 一种钼铝中间合金及其生产方法 |
| CN106011576A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-10-12 | 宝鸡市嘉诚稀有金属材料有限公司 | 一种航空航天级钼铝合金的制备方法 |
| CN110714152A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-01-21 | 承德天大钒业有限责任公司 | 一种钼铌铝硅钛中间合金及其制备方法 |
| CN111945049A (zh) * | 2020-08-29 | 2020-11-17 | 承德天大钒业有限责任公司 | 一种铝钼中间合金及其制备方法 |
| CN112647003A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-13 | 河北四通新型金属材料股份有限公司 | 一种航空级钼铝中间合金及其制备方法 |
| CN115233022A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-10-25 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种超高硬度纳米结构钼铝合金及其制备方法 |
| CN116426806A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-07-14 | 中色（宁夏）东方集团有限公司 | 钒铬钼铝合金及其制备方法 |
-
2023
- 2023-11-14 CN CN202311513478.XA patent/CN117248140A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4684506A (en) * | 1985-11-06 | 1987-08-04 | Gfe Gesellschaft Fur Elektrometallurgie Mbh | Master alloy for the production of titanium-based alloys and method for producing the master alloy |
| JPH03166326A (ja) * | 1989-11-22 | 1991-07-18 | Nkk Corp | アルミノテルミット法によるＭｏ―Ａｌ合金の製造方法 |
| CN101037741A (zh) * | 2007-04-25 | 2007-09-19 | 上海康沃有色金属经贸物资有限公司 | 真空级铝钼硅合金 |
| CN102534315A (zh) * | 2012-01-19 | 2012-07-04 | 上海康臣特种金属材料有限公司 | 一种铝钼中间合金及其制备方法 |
| CN103397237A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-11-20 | 大连融德特种材料有限公司 | 一种钼铝中间合金及其生产方法 |
| CN106011576A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-10-12 | 宝鸡市嘉诚稀有金属材料有限公司 | 一种航空航天级钼铝合金的制备方法 |
| CN110714152A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-01-21 | 承德天大钒业有限责任公司 | 一种钼铌铝硅钛中间合金及其制备方法 |
| CN111945049A (zh) * | 2020-08-29 | 2020-11-17 | 承德天大钒业有限责任公司 | 一种铝钼中间合金及其制备方法 |
| CN112647003A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-13 | 河北四通新型金属材料股份有限公司 | 一种航空级钼铝中间合金及其制备方法 |
| CN115233022A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-10-25 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种超高硬度纳米结构钼铝合金及其制备方法 |
| CN116426806A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-07-14 | 中色（宁夏）东方集团有限公司 | 钒铬钼铝合金及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘敏等: "重要用途钼铝中间合金生产工艺研究", 《中国钛业》, no. 03, 15 August 2016 (2016-08-15), pages 15 - 19 * |
| 韩金儒等: "外加磁场条件下铝热还原一步制备均质致密的CuCr(50)合金的研究", 《稀有金属》, vol. 47, no. 02, 28 February 2023 (2023-02-28), pages 194 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106756149B (zh) | 一种铝钛硼碳锆稀土细化剂、其制备方法及其应用 | |
| CN102912186A (zh) | 一种电子束冷床炉熔炼制备tc4钛合金铸锭的方法 | |
| CN110484783B (zh) | 一种铝-稀土合金粉末及其制备方法和应用 | |
| CN113481394B (zh) | 一种铜铁合金改性剂、制备方法及其使用方法 | |
| CN114525425B (zh) | 一种mc型碳化物增强镍基高温合金复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN110592453A (zh) | 低氧含量钒铝合金的生产方法 | |
| CN114939665A (zh) | 一种高均匀性钒铝合金粉体的制备方法 | |
| CN1164782C (zh) | 真空感应熔炼Ti-Ni及Ti-Ni-Nb形状记忆合金的工艺 | |
| CN105695805A (zh) | 一种高锶含量的锶铝合金的制备方法 | |
| CN111394600B (zh) | 基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法 | |
| CN113388749A (zh) | 一种铝钼铬锆硅中间合金及其制备方法 | |
| CN111218557B (zh) | 钒铁合金的浇铸方法 | |
| CN117248140A (zh) | 一种航天航空级钛合金用铝钼中间合金及其制备方法 | |
| CN116219186A (zh) | 一种预熔渣及其制备方法和应用 | |
| CN113549781B (zh) | 一种长效铝硅合金用细化剂及其制备方法与应用 | |
| CN116287799A (zh) | 一种调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法 | |
| CN110373603A (zh) | 钒铝合金细粉用于钒铁喷吹精炼的方法 | |
| CN110592455A (zh) | 铜钨合金的制备方法及由该方法制得的铜钨合金 | |
| CN113881871B (zh) | 一种Ti-W-Nb中间合金及其制备方法 | |
| CN110144501A (zh) | 一种长效变质的高硅铝合金及其变质工艺 | |
| CN102517477B (zh) | Al-Ti-B-N、Zn-Al-Ti-B-N中间合金的制备方法及其所得的中间合金 | |
| CN102000808A (zh) | 镁合金晶粒细化剂与晶粒细化型镁合金及其制备方法 | |
| CN111286638B (zh) | 一种(ScAl3+Al2O3+ Sc2O3)/Al基复合孕育剂、其制备方法和应用 | |
| CN111910092A (zh) | 一种铝铌硼中间合金的制备方法及铝铌硼中间合金 | |
| CN100389220C (zh) | 一种铝、硅、磷中间合金的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |