一种低氧铝钼钨钛中间合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及金属材料技术领域，提供了一种低氧铝钼钨钛中间合金及其制备方法。本发明专利技术提供的低氧铝钼钨钛中间合金包括Al25.5～30.5％，Mo38.5～43.5％，W21.5～26.5％，O≤0.03％，余量为Ti以及不可避免的杂质。本发明专利技术提供的铝钼钨钛中间合金的Mo、W元素比例与TC25钛合金一致，熔炼TC25钛合金时Mo与W元素只需通过本发明专利技术的中间合金引入即可，避免了传统冶炼过程Mo和W分别加入导致的元素偏析、低熔点元素烧损等问题。本发明专利技术通过精选原料+氢化脱氧+真空熔炼的工艺结合，使中间合金氧含量保持在超低水平，降低氧对钛合金的塑性、可加工性的影响，进一步拓宽TC25钛合金应用范围。围。围。

【技术实现步骤摘要】
一种低氧铝钼钨钛中间合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种低氧铝钼钨钛中间合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]TC25(Ti
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6.5Al
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2Mo
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1Zr
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1Sn
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1W
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0.2Si，俄牌号是BT25)钛合金是20世纪70年代初研制的一种热强钛合金，属于Ti
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Al
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Zr
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Sn
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Mo
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W
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Si系的变形马氏体型α+β两相钛合金。合金中含有钼、钨等高熔点的元素，热强性、耐热性很好。在500℃下使用寿命可达6000h，550℃下其使用寿命可达3000h。因此，该合金主要被用于制造500～550℃工作温度下长时间工作的航空发动机高压压气机零件。
[0003]目前，TC25钛合金主要以钼铝合金、铝锆合金、铝锡合金、海绵钛、钨粉和铝豆为原料，进行多次真空自耗熔炼制备，其中Mo(2620℃，10.2g/cm3)及W(3410℃，19.35g/cm3)元素与合金中其他元素Ti、Al等具有较大熔点、密度差异，在熔炼过程中极易出现偏析、元素分布不均、低熔点元素挥发等问题，导致钛合金成品率低下。
[0004]现阶段，中间合金主要通过炉外铝热法和两步法两种方式制备，但两种方法制备的中间合金均存在氧含量高的问题，而氧作为钛合金的主要间隙原子，若不严格控制将使钛合金的塑韧性剧烈降低。目前，由于受到国外技术封锁，国内仍未见可有效降低中间合金中的氧含量的方法报道，这也是国内中间合金很少能满足高端航空航天级应用的主要技术难题。
[0005]综上所述，如何开发出更满足TC25钛合金熔炼需求的中间合金，降低中间合金的氧含量是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种低氧铝钼钨钛中间合金及其制备方法。本专利技术提供的铝钼钨钛中间合金的氧含量为0.03％以下，能够满足TC25钛合金的熔炼需求，解决了现有技术中钛合金熔炼过程中仍存在的偏析、成分不均及氧含量高等技术问题。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]一种低氧铝钼钨钛中间合金，包括以下质量分数的化学成分：Al25.5～30.5％，Mo 38.5～43.5％，W 21.5～26.5％，O≤0.03％，余量为Ti以及不可避免的杂质。
[0009]优选的，所述不可避免杂质包括：N≤0.03％，H≤0.005％，C≤0.05％，Si≤0.15％，S≤0.01％，Fe≤0.015％。
[0010]优选的，所述低氧铝钼钨钛中间合金的熔点为1635～1705℃，密度为4.9～6.1g/cm3。
[0011]本专利技术还提供了上述方案所述低氧铝钼钨钛中间合金的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将制备低氧铝钼钨钛中间合金的原料氢化后进行高能球磨，将球磨后的原料依次
进行脱氢、真空熔炼、精炼和浇注，得到低氧铝钼钨钛中间合金；所述制备低氧铝钼钨钛中间合金的原料包括Mo80Al合金颗粒、W粉、Al粉和海绵Ti。
[0013]优选的，所述海绵Ti的含氧量≤0.08wt％，W粉和Al粉的含氧量独立地≤0.06wt％，Mo80Al合金颗粒的含氧量≤0.1wt％；
[0014]所述Mo80Al合金颗粒、W粉和海绵Ti在进行氢化前，还包括先进行真空干燥；
[0015]所述Al粉在进行氢化前，还包括先依次进行洗涤和真空干燥；所述洗涤包括依次进行的酸洗和水洗；所述酸洗用试剂为HF水溶液。
[0016]优选的，各个原料的质量分数为：Mo80Al颗粒49.75～52.75％，W粉22.5～25.5％，Al粉16.25～19.25％，海绵Ti余量。
[0017]优选的，所述氢化在旋转氢化炉中进行，所述氢化的温度为450～700℃，氢化的时间为5～9h，氢化用氢气的纯度为99.999％，氢分压为0.1～0.15MPa。
[0018]优选的，所述脱氢优选包括：先将铝粉进行第一脱氢，然后加入剩余原料进行第二脱氢；所述第一脱氢的温度为500～580℃，脱氢时间为15～18h；所述第二脱氢的温度为500～850℃，脱氢时间15～25h。
[0019]优选的，所述熔炼的升温方式为梯度升温；所述梯度升温的过程包括：真空度达到0.2pa以下开始送电加热炉料，初始功率为20～30kW，保温10～12min之后，功率升至40～50kW，保温10～15min，之后功率升至90～100kW，直至合金熔清。
[0020]优选的，所述精炼的功率为110～120kW，真空度为0.2～0.5pa，精炼时间为12～15min。
[0021]本专利技术提供了一种低氧铝钼钨钛中间合金，包括以下质量分数的化学成分：Al 25.5～30.5％，Mo 38.5～43.5％，W 21.5～26.5％，O≤0.03％，余量为Ti以及不可避免的杂质。本专利技术提供的铝钼钨钛中间合金的成分中，Mo、W元素比例与TC25钛合金一致，熔炼TC25钛合金时的Mo与W元素只需通过本专利技术的中间合金引入即可，避免了传统冶炼过程中通过钼铝合金和单质钨分别添加Mo和W元素带来的W不容易熔化、易产生偏析等问题，简化了钛合金熔炼原料种类，降低了钛合金熔炼难度，提高了钛合金成分均匀性，提高了低熔点合金元素收率，节约生产成本。进一步的，本专利技术对中间合金中所含杂质元素含量进行了严格控制，从源头上防止因为O、N、C等元素对钛合金塑性的危害，杜绝了氢脆现象的发生，避免了因含铁、含硅等脆性相生成引起的韧性下降等问题发生。
[0022]并且，本专利技术通过对Ti、Al元素与Mo、W元素的质量比调节，使得中间合金的熔点、密度与海绵钛接近，避免熔炼过程中因为原材料存在的较大熔点、密度差异引起的偏析和烧损问题发生，提高了钛合金品质。
[0023]本专利技术还提供了上述方案所述低氧铝钼钨钛中间合金的制备方法，本专利技术通过精选原料+氢化脱氧+真空熔炼的工艺结合，使中间合金中氧含量保持在超低水平，降低O元素对钛合金的塑性、可加工性等影响，可进一步拓宽TC25钛合金应用范围。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例中制备低氧铝钼钨钛中间合金的流程图；
[0025]图2为实施例5制备的铝钼钨钛中间合金铸锭的照片。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种低氧铝钼钨钛中间合金，包括以下质量分数的化学成分：Al 25.5～30.5％，Mo 38.5～43.5％，W 21.5～26.5％，O≤0.03％，余量为Ti以及不可避免的杂质。
[0027]以质量分数计，本专利技术提供的低氧铝钼钨钛中间合金包括Al25.5～30.5％，优选为28～30％。
[0028]以质量分数计，本专利技术提供的低氧铝钼钨钛中间合金包括Mo38.5～43.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低氧铝钼钨钛中间合金，其特征在于，包括以下质量分数的化学成分：Al 25.5～30.5％，Mo 38.5～43.5％，W 21.5～26.5％，O≤0.03％，余量为Ti以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种低氧铝钼钨钛中间合金，其特征在于，所述不可避免杂质包括：N≤0.03％，H≤0.005％，C≤0.05％，Si≤0.15％，S≤0.01％，Fe≤0.015％。3.根据权利要求1或2所述的一种低氧铝钼钨钛中间合金，其特征在于，所述低氧铝钼钨钛中间合金的熔点为1635～1705℃，密度为4.9～6.1g/cm3。4.权利要求1～3任意一项所述低氧铝钼钨钛中间合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将制备低氧铝钼钨钛中间合金的原料氢化后进行高能球磨，将球磨后的原料依次进行脱氢、真空熔炼、精炼和浇注，得到低氧铝钼钨钛中间合金；所述制备低氧铝钼钨钛中间合金的原料包括Mo80Al合金颗粒、W粉、Al粉和海绵Ti。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述海绵Ti的含氧量≤0.08wt％，W粉和Al粉的含氧量独立地≤0.06wt％，Mo80Al合金颗粒的含氧量≤0.1wt％；所述Mo80Al合金颗粒、W粉和海绵Ti在进行氢化前，还包括先进行真空干燥；所述Al粉在进行氢化前，还包括先依次进行洗涤和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志军，孟旭，刘强，朱嘉琪，何建成，李晓冉，张吉，孙鑫，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：