一种铝钼锆锡钨硅中间合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝钼锆锡钨硅中间合金及其制备方法，其按质量百分比计，组成为：钼16.0～19.0％，锆7.0～10.0％，锡7.0～10.0％，钨7.0～10.0％，硅0.5～2.5％，余量为铝。其制备方法包括：干燥原料，等离子技术球形化三氧化钨；加入其他原料机械球磨；加热、铝热反应除气精炼；冷却合金液，去污得到铝钼锆锡钨硅中间合金。发明专利技术提供的铝钼锆锡钨硅中间合金能够代替二元合金，在熔炼TC25钛合金时，有助于合金成分均匀化，防止成分偏析，具有高韧性、高致密性、高抗弯强度、高耐磨性等力学优点。

A Al-Mo-Zr-Sn-W-Si master alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种铝钼锆锡钨硅中间合金及其制备方法
本专利技术涉及金属材料
，更具体的说是涉及一种铝钼锆锡钨硅中间合金及其制备方法。
技术介绍
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。铝合金要想获得优良的机械性能和加工工艺性能，首先就需要得到化学成分合格、组织细小均匀、含气量和非金属夹杂少的铝及铝合金锭。目前铝合金材料由于其材料成分和制备方法的限制，在高致密性和轻薄零件中很难达到要求。TC25钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Mo-1Zr-1Sn-1W-0.2Si，它属于马氏体型α+β相变型热强钛合金。具有优异的综合性能，在500℃下，TC25合金既有BT9合金的高热强性又有BT8合金的热稳定性。在500℃下工作寿命可达6000h，550℃下可达3000h。因此，TC25合金被推荐用于制造500～550℃工作温度下长时间工作的航空发动机压气机零件。TC25钛合金中各合金元素差异较大，高熔点的钨3400℃和钼2620±10℃分别为基体钛的2倍和1.57倍，低熔点的锡232℃和铝660℃分别为基体钛的1/7和2/5,；高密度的钨19.3g/cm3和钼10.2g/cm3，分别为基体钛的4.3倍和2.3倍，低密度的硅2.34g/cm3和铝2.7g/cm3，分别为基体钛的1/2和10/17。因此，TC25钛合金的熔炼难度很大。目前，TC25钛合金熔炼时，传统配料思路为：Mo、Si、Sn以常规中间合金添加，如铝钼合金、铝硅合金、钛锡合金等。W、Zr则以纯金属的形式添加。传统配料可能导致TC25钛合金中难熔Mo和W的高密度夹杂，同时成熟的Al-60Mo中间合金的反应热效应较大，会对钛合金熔炼造成干扰。并且多种原料的加入容易造成原材料混料不均匀，而且生产过程中需要精确配料，过程繁琐，易受人为因素和生产过程中其它因素的影响。因此，结合上述问题，提供一种综合性能优异的铝钼锆锡钨硅中间合金及其制备方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种铝钼锆锡钨硅中间合金及其制备方法，本专利技术制备的铝钼锆锡钨硅中间合金具备高韧性、高致密性、高抗弯强度、高耐磨性等力学优点，在制备TC25钛合金的
有广阔的发展前景。一种铝钼锆锡钨硅中间合金，按质量百分比计，组成为：钼16.0～19.0％，锆7.0～10.0％，锡7.0～10.0％，钨7.0～10.0％，硅0.5～2.5％，余量为铝。优选的，所述一种铝钼锆锡钨硅中间合金，其特征在于，按质量百分比计，组成为：钼17.0～18.0％，锆8.0～9.0％，锡8.0～9.0％，钨8.0～9.0％，硅1.0～2.0％，余量为铝。优选的，所述一种铝钼锆锡钨硅中间合金，其特征在于，按质量百分比计，组成为：钼17.5％，锆8.5％，锡8.5％，钨8.5％，硅1.5％，余量为铝。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种铝钼锆锡钨硅中间合金的制备方法，具体步骤如下：S1，对全部原料干燥处理，称取三氧化钨粉末，采用等离子技术进行球形化处理，收集得到球化三氧化钨粉末；S2，将步骤S1得到的球化三氧化钨粉末与铝、三氧化钼、二氧化锆、二氧化锡、二氧化硅混合，混合机械球磨，通入惰性气氛，研磨时间为20-30h，获得超细铝合金粉；S3，将步骤S2所得超细铝合金粉加热，铝热反应得到合金液，去除表层浮渣，将熔融的合金液送至保温炉内，在750-800℃下保温80-100min，再进行除气精炼处理；S4，将合金液冷却，表面抛光去污，得到铝钼锆锡钨硅中间合金。优选的，所述铝、三氧化钼、二氧化锆、二氧化锡、三氧化钨和二氧化硅的质量比为(1.455～1.875):(0.720～0.855):(0.285～0.405):(0.265～0.380):(0.265～0.380):(0.030～0.160)。优选的，所述步骤S1的等离子体功率设置为70-85kw。优选的，所述步骤S1的送粉率为3-5kg/h。优选的，所述步骤S1的反应室压力为150-170kPa。优选的，所述步骤S1的干燥处理温度为120±2℃。优选的，所述步骤S1的干燥时间为12-20h。优选的，所述步骤S2混合速率为100～140r/min。进一步优选的，所述步骤S2混合速率为110～130r/min。优选的，所述步骤S2的高能球磨的球料比为5-7:1。优选的，所述步骤S2的转速为400-700r/min。优选的，所述步骤S3的加热优选在熔炼炉中进行，所述熔炼炉的炉体优选为镁砖砌筑的炉体、三氧化二铝烧结的炉体或石墨板砌筑的炉体。优选的，所述步骤S3的超细铝合金粉加热至装炉温度，装炉温度设置为30～60℃。优选的，所述步骤S3的铝热反应的温度为1750～1850℃，进一步优选的，所述步骤S3的铝热反应的温度为1800℃。优选的，所述步骤S3的铝热反应的时间为33～42s。进一步优选的，所述步骤S3的铝热反应的时间为35～40s。优选的，所述步骤S3的铝热反应中铝为还原剂，三氧化钼、二氧化锆、二氧化锡、三氧化钨和二氧化硅为氧化剂。优选的，所述铝、三氧化钼、二氧化锆、二氧化锡、三氧化钨和二氧化硅的形貌为粉体。经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术技术方案中制备铝钼锆锡钨硅中间合金采用等离子技术球化处理三氧化钨，制得球化三氧化钨，使粉体的粒度易于控制；混合机械球磨技术将原料金属粉混合研磨，使粉末晶粒度细化，提升材料的硬度、韧性，材料的屈服强度和材料的晶粒大小成反比，同时细晶强化还可以提高材料的增韧性，是改善铝材质量的重要途径，铝钼锆锡钨硅中间合金经过本专利技术的制备技术可获得组织细小均、非金属夹杂少、具有优良的机械性能和加工工艺性能的中间合金；铝粉表面通常被氧化膜包裹，在本专利技术的制备过程中，粉末表面氧化膜通过高能球磨，形成氧化物微粒，使铝钼锆锡钨硅中间合金具有较高的综合性能，在制备TC25钛合金的
有广阔的发展前景。本专利技术提供的铝钼锆锡钨硅中间合金通过设计合金成分，使铝钼锆锡钨硅中间合金具有较小的成分偏析，能够代替二元合金，在熔炼TC25钛合金时，有助于合金成分均匀化，防止成分偏析，简化TC25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钼锆锡钨硅中间合金成分均匀稳定，偏析较小。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：本专利技术实施例1公开了一种铝钼锆锡钨硅中间合金及其制备方法，采用的技术方案如下：一种铝钼锆锡钨硅中间合金，其制备方法具体步骤如下：S1，对粒度为100目的铝粉、三氧化钼、二氧化锆、二氧化锡、三氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝钼锆锡钨硅中间合金，其特征在于，按质量百分比计，组成为：钼16.0～19.0％，锆7.0～10.0％，锡7.0～10.0％，钨7.0～10.0％，硅0.5～2.5％，余量为铝。

【技术特征摘要】
1.一种铝钼锆锡钨硅中间合金，其特征在于，按质量百分比计，组成为：钼16.0～19.0％，锆7.0～10.0％，锡7.0～10.0％，钨7.0～10.0％，硅0.5～2.5％，余量为铝。2.根据权利要求1所述的一种铝钼锆锡钨硅中间合金，其特征在于，按质量百分比计，组成为：钼17.0～18.0％，锆8.0～9.0％，锡8.0～9.0％，钨8.0～9.0％，硅1.0～2.0％，余量为铝。3.根据权利要求1、2任一所述的一种铝钼锆锡钨硅中间合金，其特征在于，按质量百分比计，组成为：钼17.5％，锆8.5％，锡8.5％，钨8.5％，硅1.5％，余量为铝。4.一种铝钼锆锡钨硅中间合金的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：S1，对全部原料干燥处理，称取三氧化钨粉末，采用等离子技术进行球形化处理，收集得到球化三氧化钨粉末；S2，将步骤S1得到的球化三氧化钨粉末与铝、三氧化钼、二氧化锆、二氧化锡、二氧化硅混合，混合机械球磨，通入惰性气氛，研磨时间为20-30h，获得超细铝合金粉；S3，将步骤S2所得超细铝合金粉加热，铝热反应得到合金液，去除表层浮渣，将熔融的合金液送至保温炉内，在750-800℃下保温80-100min，再进行除气精炼处理；S4，将合金液冷却，表面抛光去污，得到铝钼锆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志军，刘强，刘志彬，孙鑫，王东华，侯丽伟，
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