一种铝锡锆铌钼钨硅中间合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种铝锡锆铌钼钨硅中间合金及其制备方法。本发明专利技术提供的铝锡锆铌钼钨硅中间合金，按质量含量计，包括16.0～18.0％的Sn，16.0～18.0％的Zr，11.0～13.0％的Nb，11.0～13.0％的Mo，4.0～6.0％的W，1.5～2.5％的Si以及余量的Al。本发明专利技术通过设计合金成分，使铝锡锆铌钼钨硅中间合金具有较小的成分偏析，代替二元合金熔炼TC31钛合金时，有助于合金成分均匀化，防止成分偏析，简化TC31钛合金熔炼时的配料工序。实验结果表明，本发明专利技术提供的铝锡锆铌钼钨硅中间合金成分均匀稳定，偏析较小。本发明专利技术提供的制备方法简单，易于控制，适用于大规模工业生产。

Aluminum tin zirconium niobium molybdenum tungsten silicon master alloy and preparation method thereof

The invention provides an aluminum, tin, zirconium, niobium, molybdenum, tungsten and silicon master alloy and a preparation method thereof. The present invention provides aluminum, tin, zirconium, niobium, molybdenum tungsten silicon intermediate alloy, according to mass content, including 16 to 18% Sn, 16 to 18% Zr, 11 to 13% Nb, 11 to 13% Mo, 4 to 6% W, 1.5 to 2.5% Si and residual Al. Through the design of alloy composition, the aluminum, tin, zirconium, niobium, molybdenum tungsten silicon intermediate alloy has a small segregation of composition, and instead of two yuan alloy smelting TC31 titanium alloy, it is helpful to homogenizing the composition of the alloy, preventing the segregation of components and simplifying the mixing process in the smelting of TC31 titanium alloy. The experimental results show that the aluminum, tin, zirconium, niobium, molybdenum, tungsten and silicon master alloys provided by the invention are homogeneous and stable, and the segregation is small. The preparation method is simple and easy to control, and is suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种铝锡锆铌钼钨硅中间合金及其制备方法
本专利技术涉及金属材料
，特别涉及一种铝锡锆铌钼钨硅中间合金及其制备方法。
技术介绍
钛及其合金具有优异的性能，如比强度高、耐腐蚀、耐高温以及良好的综合工艺性能等，在现代工业级科学
内日益成为引人瞩目的材料，在宇航、航空、石油、化工、轻工、冶金、机械和能源等众多领域得到了广泛的应用。TC31钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-3Sn-3Zr-3Nb-3Mo-1W-0.2Si，是一种高强、高韧、高损伤容限钛合金，具有良好的强度、塑性、断裂韧性和较低的裂纹扩展速率，可用于航空飞机的机翼接头结构件、机身与起落架连接框、吊挂发动机接头等部位，以及对强度及耐久性要求高的重要或者关键承力部件的制作。TC31钛合金是α+β双相钛合金，达到其使用性能是通过α和β相组织平衡来实现的，这种平衡是合金化学成分、热处理和机械加工综合产生的结果。α组织从高温β相形成时产生很大的局部合金成分微观调整，并在铸造过程中产生成分偏析。由于钛合金在大气下高温时化学性质活泼，不能经济地进行长时间均匀化处理，因此需要通过一定的熔炼和铸造方法降低铸锭的成分偏析。目前，为了降低熔炼温度，TC31钛合金的熔炼一般使用的中间合金为二元合金，但多种二元合金的加入易造成原材料混料困难，并且由于各合金元素的熔点相差较多，导致最终合金中铝含量偏低，钼、钒元素含量偏高，以及钼偏析、钼夹杂等材料缺陷，并且生产过程需要精确配料，过程复杂，易受人为因素和生产过程中各种因素的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铝锡锆铌钼钨硅中间合金及其制备方法。本专利技术提供的铝锡锆铌钼钨硅中间合金能够提高TC31钛合金熔炼时的成分均匀性，降低铸造时的成分偏析，简化TC31钛合金熔炼时的配料工序。本专利技术提供了一种铝锡锆铌钼钨硅中间合金，按质量含量计，包括16.0～18.0％的Sn，16.0～18.0％的Zr，11.0～13.0％的Nb，11.0～13.0％的Mo，4.0～6.0％的W，1.5～2.5％的Si以及余量的Al。优选的，所述铝锡锆铌钼钨硅中间合金包括16.5～17.5％的Sn，16.5～17.5％的Zr，11.5～12.5％的Nb，11.5～12.5％的Mo，4.5～5.5％的W，1.8～2.2％的Si以及余量的Al。优选的，所述铝锡锆铌钼钨硅中间合金包括17％的Sn，17％的Zr，12％的Nb，12％的Mo，5％的W，2％的Si以及余量的Al。本专利技术还提供了上述铝锡锆铌钼钨硅中间合金的制备方法，包括：以铝为还原剂，以二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅为氧化剂，冶炼得到铝锡锆铌钼钨硅中间合金。优选的，所述铝、二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅的形貌为粉体。优选的，所述所述铝、二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅的质量比为(1.645～1.925):(0.595～0.695):(0.615～0.725):(0.465～0.755):(0.485～0.665):(0.185～0.235):(0.125～0.155)。优选的，所述冶炼包括以下步骤：(1)将铝、二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅混合，得到混合物料；(2)将所述步骤(1)得到的混合物料加热，铝热反应得到合金液；(3)将所述步骤(2)得到的合金液冷却，得到铝锡锆铌钼钨硅中间合金。优选的，所述步骤(2)中铝热反应的温度为1650～1750℃，铝热反应的时间为40～55s。优选的，所述冶炼之前还包括：将铝、二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅进行干燥。优选的，所述干燥的温度为120±2℃，所述干燥的时间为12h以上。本专利技术提供的铝锡锆铌钼钨硅中间合金，按质量含量计，包括16.0～18.0％的Sn，16.0～18.0％的Zr，11.0～13.0％的Nb，11.0～13.0％的Mo，4.0～6.0％的W，1.5～2.5％的Si以及余量的Al。本专利技术提供的铝锡锆铌钼钨硅中间合金通过设计合金成分，使铝锡锆铌钼钨硅中间合金具有较小的成分偏析，能够代替二元合金熔炼TC31钛合金，有助于合金成分均匀化，防止成分偏析，简化TC31钛合金熔炼时的配料工序。实验结果表明，本专利技术提供的铝锡锆铌钼钨硅中间合金成分均匀稳定，偏析较小。具体实施方式本专利技术提供了一种铝锡锆铌钼钨硅中间合金，按质量含量计，包括16.0～18.0％的Sn，16.0～18.0％的Zr，11.0～13.0％的Nb，11.0～13.0％的Mo，4.0～6.0％的W，1.5～2.5％的Si以及余量的Al。在本专利技术中，所述铝锡锆铌钼钨硅中间合金优选包括16.5～17.5％的Sn，16.5～17.5％的Zr，11.5～12.5％的Nb，11.5～12.5％的Mo，4.5～5.5％的W，1.8～2.2％的Si以及余量的Al，更优选包括17％的Sn，17％的Zr，12％的Nb，12％的Mo，5％的W，2％的Si以及余量的Al。在本专利技术中，所述各元素的配比使铝锡锆铌钼钨硅中间合金与TC31钛合金的合金元素，可降低凝固过程中的成分偏析。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述铝锡锆铌钼钨硅中间合金的制备方法，包括：以铝为还原剂，以二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅为氧化剂，冶炼得到铝锡锆铌钼钨硅中间合金。在本专利技术中，所述铝、二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅的形貌优选为粉体；所述粉体的粒径优选独立地为80～120目，更优选独立地为90～110目。在本专利技术中，所述铝、二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅的质量比优选为(1.645～1.925):(0.595～0.695):(0.615～0.725):(0.465～0.755):(0.485～0.665):(0.185～0.235):(0.125～0.155)，更优选为1.839:0.651:0.692:0.515:0.546:0.189:0.128。本专利技术优选在所述冶炼前对铝、二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅进行干燥。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为120±2℃；所述干燥的时间优选为12h以上。在本专利技术中，所述干燥可以去除原料中的水，防止冶炼过程中出现析氢现象。在本专利技术中，所述冶炼优选包括以下步骤：(1)将铝、二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅混合，得到混合物料；(2)将所述步骤(1)得到的混合物料加热，铝热反应得到合金液；(3)将所述步骤(2)得到的合金液冷却，得到铝锡锆铌钼钨硅中间合金。本专利技术优选将铝、二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅混合，得到混合物料。本专利技术对所述混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。在本专利技术中，所述混合的速率优选为100～140r/min，更优选为110～130r/min；所述混合的时间优选为4min。本专利技术对所述混合的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合的装置即可。在本专利技术中，所述混合优选在V型混料机中进行。在本专利技术中，所述混合使各原料充分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝锡锆铌钼钨硅中间合金，按质量含量计，包括16.0～18.0％的Sn，16.0～18.0％的Zr，11.0～13.0％的Nb，11.0～13.0％的Mo，4.0～6.0％的W，1.5～2.5％的Si以及余量的Al。

【技术特征摘要】
1.一种铝锡锆铌钼钨硅中间合金，按质量含量计，包括16.0～18.0％的Sn，16.0～18.0％的Zr，11.0～13.0％的Nb，11.0～13.0％的Mo，4.0～6.0％的W，1.5～2.5％的Si以及余量的Al。2.根据权利要求1所述的铝锡锆铌钼钨硅中间合金，其特征在于，包括16.5～17.5％的Sn，16.5～17.5％的Zr，11.5～12.5％的Nb，11.5～12.5％的Mo，4.5～5.5％的W，1.8～2.2％的Si以及余量的Al。3.根据权利要求1或2所述的铝锡锆铌钼钨硅中间合金，其特征在于，包括17％的Sn，17％的Zr，12％的Nb，12％的Mo，5％的W，2％的Si以及余量的Al。4.权利要求1～3中任意一项所述的铝锡锆铌钼钨硅中间合金的制备方法，其特征在于，包括：以铝为还原剂，以二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅为氧化剂，冶炼得到铝锡锆铌钼钨硅中间合金。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铝、二氧化锡、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钨和二氧化硅的形貌为粉体。6.根据权利要求4或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志军，刘建丰，乔敏，刘强，刘志彬，
申请(专利权)人：承德天大钒业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13