一种钛合金的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钛合金的制备方法，包括：将二氧化钛与合金元素物料混合造型后烧结，得到烧结产物；将所述烧结产物在氯化钙中电解，得到钛合金；所述电解过程中动态调整电解电压。本发明专利技术提供的方法无需先制造出金属钛再加入钛合金的中间合金元素进行二次熔炼等步骤，实现了工艺流程的紧凑化；通过对电解电压在3V～5V之间进行电解或者在此区域适当动态调整，以减少能耗进一步降低成本。本发明专利技术能够实现高效低能耗低污染的制取钛合金；可以根据原料的添加量及电极尺寸灵活调整电解参数设置，避免由于产品产量过低或过高而造成的成本波动。本波动。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金的制备方法


[0001]本专利技术属于钛合金
，尤其涉及一种钛合金的制备方法。

技术介绍

[0002]钛合金具有特有的耐高温/低温、耐腐蚀、比强度高等物理化学性质，属于战略性先进材料，在高端制造领域的重要地位不可替代。根据应用场景、技术路线的不同，军工产业链使用的新型材料主要分为高温合金、钛合金、碳纤维三大类。现有技术制备钛合金的工艺是首先要制备得到纯钛，然后再把纯钛、中间合金放在一起重新熔炼，其工艺流程长、能耗高。复杂的工艺流程造成了钛合金的价格远高于大部分结构金属材料及合金材料，极大的限制了其应用量与市场范围。因此，短流程、低能耗的钛合金绿色制取技术工艺亟待开发。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钛合金的制备方法，本专利技术提供的钛合金的制备方法工艺简单、效率高。
[0004]本专利技术提供了一种钛合金的制备方法，包括：
[0005]将二氧化钛与合金元素物料混合造型后烧结，得到烧结产物；
[0006]将所述烧结产物在氯盐中电解，得到钛合金。
[0007]优选的，所述合金元素选自铁、锰、钨、铝、钒、镍、氮、锡、锌、铌、钼、铬、铜、硅、锆、钯元素中的一种或几种。
[0008]优选的，所述合金元素物料选自合金元素单质和/或合金元素氧化物。
[0009]优选的，所述烧结的温度为300～900℃。
[0010]优选的，所述氯盐选自CaCl2、LiCl、BaCl2、NaCl、KCl中的一种或几种。
[0011]优选的，所述电解过程中的阴极包括：烧结产物和铁板；
[0012]阳极结构为碳板。
[0013]优选的，所述电解过程中的温度为850～950℃。
[0014]优选的，所述电解电压的范围为3～5V。
[0015]优选的，所述电解过程中动态调整电解电压。
[0016]优选的，所述动态调整电解电压的方法包括：
[0017]在电解过程中每间隔10～60分钟，观察一次电解电流，根据电解电流的变化程度调整电解电压。
[0018]传统钛合金熔炼过程中必须先冶炼得到金属钛，再加入中间合金进行二次熔炼，具有工序复杂、能耗较高、效率较低等问题。本专利技术提供了一种工艺短，操作简单、高效率的钛合金生产工艺方法，基于熔盐固态脱氧法从二氧化钛(钛白粉)与所制钛合金的中间合金或其氧化物混合体等原料直接固态电解制取钛合金的新工艺，在工艺流程紧凑化、电解效率提高及产能调整灵活性等方面取得了较好的平衡。
[0019]本专利技术提供的方法在对原料二氧化钛与所制钛合金的中间合金元素单质或其氧化物简单混合造型后，直接放在氯化钙熔盐里进行电脱氧，从而直接制备钛合金，免去了现有技术的二次熔炼及预制得金属钛等步骤，实现了工艺流程的紧凑化；通过对电解电压在3V～5V之间进行动态调整(可手动或通过计算机程序自动控制)，以进一步减少能耗从而降低成本，实现高效简单的熔盐电脱氧制取钛合金；在主要生产设备及基本工艺参数不进行大幅改动的情况下，能够实现工业化产能的灵活调整，避免由于产品产量过低或过高而造成的大的成本波动。
具体实施方式
[0020]下面将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，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，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。
[0021]本专利技术提供了一种钛合金的制备方法，包括：
[0022]将二氧化钛与合金元素物料混合造型后烧结，得到烧结产物；
[0023]将所述烧结产物在氯盐中电解，得到钛合金。
[0024]在本专利技术中，所述合金元素优选选自铁、锰、钨、铝、钒、镍、氮、锡、锌、铌、钼、铬、铜、硅、锆、钯等元素中的一种或几种。
[0025]在本专利技术中，所述合金元素物料优选选自合金元素单质和/或合金元素氧化物，如Al2O3、V2O3、Al、V、V2O5等。
[0026]在本专利技术中，所述二氧化钛和合金元素物料的用量比例根据所制取钛合金的合金元素含量比例按照规范或标准进行配比。
[0027]在本专利技术中，所述钛合金优选选自Ti6Al4V。
[0028]在本专利技术中，所述混合造型的方法优选包括：
[0029]将二氧化钛、合金元素物料和水混合，得到浆料；
[0030]将所述浆料造型。
[0031]在本专利技术中，所述水优选为去离子水。
[0032]在本专利技术中，所述二氧化钛和合金元素物料的总质量和水的质量比优选为1:(1～10)，更优选为1:(1～8)，更优选为1:(1～6)，最优选为1:(1～3)。
[0033]在本专利技术中，所述造型优选通过挤压或浇注的方式进行造型；所述造型的形状优选为圆柱或板状。
[0034]在本专利技术中，所述烧结的温度优选为300～900℃，更优选为400～800℃，更优选为500～700℃，最优选为600℃。
[0035]在本专利技术中，所述氯盐优选选自CaCl2、LiCl、BaCl2、NaCl、KCl中的一种或几种，更优选为氯化钙，最优选为无水氯化钙。
[0036]在本专利技术中，所述电解过程中的阴极结构优选包括烧结产物和铁板，优选将烧结产物和铁板用铁丝或铁网捆绑连接在一起作为阴极；阳极结构优选为碳板；优选将电极结构(阴极结构和阳极结构)放入装有氯盐的容器中进行电解。
[0037]在本专利技术中，所述烧结产物的直径优选为2～12mm，更优选为5～10mm，最优选为6
～8mm；长度优选为3～100mm，更优选为10～80mm，更优选为20～60mm，更优选为30～50mm，最优选为40mm。
[0038]在本专利技术中，所述铁板的长度优选为30～1000mm，优选为50～800mm，更优选为100～600mm，更优选为300～500mm，最优选为400mm；宽度优选为20～500mm，更优选为50～400mm，更优选为100～300mm，最优选为200mm；厚度优选为2～12mm，更优选为5～10mm，最优选为6～8mm。
[0039]在本专利技术中，所述碳板的长度优选为50～1000mm，更优选为100～800mm，更优选为200～600mm，更优选为300～500mm，最优选为400mm；宽度优选为20～500mm，更优选为50～400mm，更优选为100～300mm，最优选为200mm；厚度优选为10～50mm，更优选为20～40mm，最优选为30mm。
[0040]在本专利技术中，所述电解过程中优选抽真空充氩气密封。
[0041]在本专利技术中，所述电解过程中的温度优选为850～950℃，更优选为900～950℃，最优选为930℃。
[0042]在本专利技术中，所述电解过程中优选动态调整电解电压；所述动态调整电解电压的电压范围优选为3～5V。
[0043]在本专利技术中，所述动态调整电解电压的方法优选为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金的制备方法，包括：将二氧化钛与合金元素物料混合造型后烧结，得到烧结产物；将所述烧结产物在氯盐中电解，得到钛合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合金元素选自铁、锰、钨、铝、钒、镍、氮、锡、锌、铌、钼、铬、铜、硅、锆、钯元素中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合金元素物料选自合金元素单质和/或合金元素氧化物。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结的温度为300～900℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯盐选自CaCl2、LiCl、BaCl2、NaC...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡笛，郝云星，阿列克谢，
申请(专利权)人：青岛国韬钛金属产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：