CN1629345A - 一种铝钛硼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钛硼中间合金及其制备方法,按重量百分比计合金组成为:B 1.0~3.0%,Ti2.0~7.0%,Al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Al为1kg计,TiO2 0.092~0.22kg,H3BO3 0.076~0.196kg,CaF2 0.1~0.15kg,KClO3 0.5~0.6kg;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,韧性好。
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钛硼(铝基)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,且钒基中间合金熔点比各金属单质中最高的熔点低;如AlTiB合金熔点为770℃,而B熔点为2390℃,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钛硼中间合金及其制备(冶炼)方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种铝钛硼中间合金,按重量百分比计合金组成为,B 1.0~3.0%,Ti2.0~7.0%,Al为余量。
较佳的合金组成为,B 1.2%,Ti 5.0%,Al为余量。
铝钛硼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Al为1kg计,TiO2 0.092~0.22kg,H3BO3 0.076~0.196kg,CaF2 0.1~0.15kg,KClO3 0.5~0.6kg;原料装炉温度为30~60℃(最好为35~45℃),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。
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AlTiB合金熔点为770℃,而B熔点为2390℃);采用本发明铝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.韧性好。本发明是以铝为基体的金属型化合物,具有韧性好、易加工的特点,缩短了钛合金的生产过程,降低了生产成本。
具体实施方式
本发明是在铝的基础上,适当的加入主要成份Ti、B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:配料时以氯酸钾为催化剂(加入重量为原料总量的10~35%)
Al TiO2 H3BO3 CaF2 KClO3
1kg 0.20kg 0.087kg 0.1kg 0.5kg
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40℃(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26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:经化验分析结果为:Al 93.5%,Ti 5.00%,B 1.2%;
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钛硼合金相比,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.铝钛硼合金反应体系
Claims (6)
1.一种铝钛硼中间合金,其特征在于:
按重量百分比计合金组成为,B 1.0~3.0%,Ti 2.0~7.0%,Al为余量。
2.按照权利要求1所述铝钛硼中间合金,其特征在于:
按重量百分比计合金组成为,B 1.2%,Ti 5.0%,Al为余量。
3.一种权利要求1所述铝钛硼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Al为1kg计,TiO20.092~0.22kg,H3BO3 0.076~0.196kg,CaF2 0.1~0.15kg,KClO3 0.5~0.6kg;原料装炉温度为30~60℃。
4.按照权利要求3所述铝钛硼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所述铝钛硼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所述铝钛硼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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