CN1282758C - 一种铝钼铌硅中间合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钛合金的制备，具体地说是一种用于钛合金制备的铝钼铌硅中间合金及其制备方法，按重量百分比计合金组成为：Al8～12%，Nb14～16%，Si0.8～1.0%，Mo为余量；制备过程为：采用炉外点火冶炼法，按常规步骤操作，原料烘干温度为70～80℃，烘干时间不少于24小时；配料重量组成以1kg MoO3计：Nb2O50.373～0.43kg，Al0.763～1.14kg，Si0.010～0.013kg，MoO21kg，CaF20.05～0.415kg；原料装炉温度为30～60℃反应平稳，合金形成好。本发明优点为：便于钛合金的制备，成本低，合金化均匀；本发明抗氧化性能好，易于存储和运输，易破碎。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金的制备，具体地说是一种用于钛合金制备的铝钼铌硅(钼基)中间合金及其制备方法。
背景技术
随着钛合金的不断发展，越来越需要中间合金直接加入钛里进行熔炼，避免了单纯的分别加入金属单质的繁琐性，且钼基中间合金熔点比各金属单质中最高的熔点低；如AlMoNbSi合金熔点为2115℃，而Mo熔点为2610℃，使钛合金的制备熔炼过程稳定，避免了由于金属单质熔点不一致，所施加的熔炼电流忽高忽低，不容易控制的现象。现有的一种用钛合金熔炼的铝钛稀土化合物型中间合金(专利申请号94112628.5)，其抗氧化性能较好，但其成本较高，并且适应面较窄(用于单纯稀土型钛合金的熔炼)，不能满足现代钛合金生产多样化的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、适应于现代钛合金生产要求的铝钼铌硅中间合金及其制备(冶炼)方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种铝钼铌硅中间合金，按重量百分比计合金组成为，Al 8～12％，Nb 14～16％，Si 0.8～1.0％，Mo为余量。
较佳的合金组成为，Al 10％，Nb 15％，Si 0.9％，残余元素中O＜0.1％，Mo为余量。
铝钼铌硅中间合金的制备方法为：采用炉外点火冶炼法，按常规步骤操作，配料重量组成以1kg MoO3计：Nb2O5 0.373～0.43kg，Al0.763～1.14kg，Si 0.010～0.013kg，MoO2 1kg，CaF2 0.05～0.415kg；原料装炉温度为30～60℃(最好为35～45C)，反应平稳，合金形成好；原料烘干温度一般为70～80℃，烘干时间不少于24小时；烘干时间不少于48小时。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
1.便于钛合金的制备。本发明铝基中间合金熔点比各金属单质中最高的熔点低(如AlMoNbSi合金熔点为2115℃，而Mo熔点为2610℃)；采用本发明钼基系列中间合金制备钛合金，可以以合金包的形式加入海绵钛中，用真空自耗电弧炉熔炼钛合金电流易控制，电损耗小，成本低，方便了钛合金的制备。
2.成本低。以金属单质为原料生产的中间合金，生产过程复杂，生产成本高；本发明加工过程简单易行，不需特殊设备本发明以金属氧化物为原料，生产成本低、易操作，冶炼过程反应平稳，合金形成好。
3.合金化均匀。本发明生产的中间合金，因其合金化均匀，以合金包的形式加入海绵钛中，使钛合金铸锭不容易发生元素偏稀现象。
4.抗氧化性能好，易于存储和运输。由于金属单质在空气中易氧化，因而以金属单质直接加入海绵钛中，会使钛合金铸锭中容易产生氧化物夹杂等冶金缺陷；而本发明中间合金抗氧化性能好，在空气中不易氧化，塑料编织袋和内衬塑料袋包装即可，易于存储和运输。
5.易破碎。本发明是以钼为基体的金属型化合物，具有脆性好、易破碎的特点，缩短了钛合金的生产过程，降低了生产成本。
具体实施方式
本发明是在铝钼的基础上，适当的加入主要成份Nb、Si元素，通过现有的设备，冶金工艺就可以获得新型中间合金，下面通过实施例详述本发明。
实施例1
采用炉外点火冶炼法：按常规步骤进行，原料经烘干、砌炉，按所述重量百分比配料，均匀混料、装炉、冶炼、冷却、启炉、称重、精整、破碎、磁选、取样分析、包装。
具体制备过程如下：
1.原料烘干：将原料、砌炉渣、配料渣在温度75℃(可以为75±5℃)的烘干室中烘干时间24小时(可以为24～72小时)；
2.称取原料：
MoO3 MoO2 Nb2O5 Al Si CaF2
1kg 1kg 0.4kg 0.95kg 0.012kg 0.415kg
3.混料：将料装入V型混料器中，混均匀，次数6次；
4.冷却：将混合好的原料冷却至45℃(可以为35～45℃)；
5.装炉：将冷却好的原料装入冶炼炉(石墨内衬炉)中；
6.点火：用点燃的镁屑放入冶炼炉内，点火开始反应；
7.记录：记录反应时间为22秒；冶炼过程反应激烈，反应过程中一直溅火花；
8.冷却：空气中冷却24小时(最好为48小时以上)，最好为炉内冷却；
9.启炉：从冶炼炉中取出合金锭；
10.精整：用砂轮机磨去渣层和氧化膜；
11.破碎、磁选：用颚式破碎机破碎至φ6mm粒度(一般为0.25～6.0mm)，然后磁选、人工挑选，除去铁等杂质；
12.取样化验分析：经化验分析(重量)结果为：Al 10％，Mo 73.50％，Nb 15.00％，Si 0.9％，O 0.088％；
13、包装：产品经化验合格后，包装好装入包装桶内。
合金应用性能：上述合金加入钛中可以增加α和β、α+β相所具有的性能；与现有钛合金冶炼通常采用的铝钼铌硅合金相比，本发明合金更符合合金中各元素要求的重量百分比，合金化更均匀，杂质O含量低。
实施例2～5.按实施例1方法操作，与实施例1不同之处见表1。
表1 AlMoNbSi合金反应体系
| 生产过程实施例 | 称取原料(kg) | 料温 | 反应状况 | 反应时间 | 分析结果(％)余量为杂质 |
| 实施例1 | MoO3 MoO2 Nb2O5 Al Si CaF21 1 0.4 0.95 0.012 0.415 | 45℃ | 反应挺激烈，激溅一次 | 22″ | Al Mo Nb Si O10 73.50 15.00 0.9 0.088 |
| 实施例2 | MoO3 MoO2 Nb2O5 Al Si CaF21 1 0.4 0.763 0.012 0.415 | 40℃ | 反应略激烈，火光较高 | 24″ | Al Mo Nb Si O8 75.14 15.34 0.92 0.090 |
| 实施例3 | MoO3 MoO2 Nb2O5 Al Si CaF21 1 0.43 0.95 0.012 0.415 | 41℃ | 反应较激烈，发出呼呼声 | 25″ | Al Mo Nb Si O9.88 72.63 16.00 0.89 0.076 |
| 实施例4 | MoO3 MoO2 Nb2O5 Al Si CaF21 1 0.373 0.95 0.012 0.415 | 42℃ | 反应激烈 | 26″ | Al Mo Nb Si O10.12 74.37 14 0.91 0.074 |
| 实施例5 | MoO3 MoO2 Nb2O5 Al Si CaF21 1 0.4 0.95 0.013 0.415 | 44℃ | 反应特激烈，溅点火花 | 23″ | Al Mo Nb Si O10.01 73.57 15.02 1.0 0.085 |
Claims (6)
1.一种铝钼铌硅中间合金，其特征在于：按重量百分比计合金组成为，Al 8～12％，Nb 14～16％，Si 0.8～1.0％，Mo为余量。
2.按照权利要求1所述铝钼铌硅中间合金，其特征在于：按重量百分比计合金组成为，Al 10％，Nb 15％，Si 0.9％，残余元素中O＜0.1％，Mo为余量。
3.一种权利要求1所述铝钼铌硅中间合金的制备方法，其特征在于：采用炉外点火冶炼法，按常规步骤操作，配料重量组成以1kg MoO3计：Nb2O5 0.373～0.43kg，Al 0.763～1.14kg，Si 0.010～0.013kg，MoO2 1kg，CaF2 0.05～0.415kg；原料装炉温度为30～60℃。
4.按照权利要求3所述铝钼铌硅中间合金的制备方法，其特征在于：所述原料装炉温度为35～45℃。
5.按照权利要求3所述铝钼铌硅中间合金的制备方法，其特征在于：原料烘干温度为70～80℃，烘干时间不少于24小时。
6.按照权利要求5所述铝钼铌硅中间合金的制备方法，其特征在于：烘干时间不少于48小时。
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