一种钛合金制备方法、钛合金及应用技术

本发明专利技术提供一种钛合金制备方法、钛合金及应用。本发明专利技术的钛合金制备方法包括：将钛单质、铝单质、钒单质、锰单质、铁单质、镍单质、锆单质、铪单质的混合物熔炼后的熔体加热至第一温度并进行第一保温，冷却，得到钛合金；其中，混合物按照质量百分含量包括：铝单质3.5％

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金制备方法、钛合金及应用


[0001]本专利技术涉及一种钛合金制备方法、钛合金及应用，属于钛合金材料


技术介绍

[0002]在开采石油的过程中，油气从储层流入井底,又从井底上升到井口。为了避免出现油气泄漏，尤其是油气开采过程中产生的有害气体的泄漏，用于油气开采的生产装置需要进行密封。其中，井口装置常常处于异常波动的温度、腐蚀性介质以及高压力的复杂工况，因此井口装置的各管线连接处对密封结构的要求格外高。
[0003]现有技术中，井口装置的密封结构所使用的密封件通常为铁合金材质或者镍合金材质，然而铁合金材质以及镍合金材质的密封件在低温时容易发生硬化、收缩量小，在高温时抗蠕变性能差，进而发生密封件提前失效。此外，在使用一段时间之后这类合金制成的密封件会出现与密封面的粘结而拆卸困难的情况，即使拆卸下来后亦无法再次投入使用。为了尽可能的减少这种粘结，现有技术对铁合金和镍合金密封件的表面要求非常严格，不允许一丝一毫的损伤，对密封件安装时的工艺要求也极高，这无疑都会导致成本的增加。
[0004]寻求一种优质的材料，使得由此材料制备的密封件用于井口装置的密封时能够具有优良的性能，实现井口装置所处的复杂工况下对各装置的有效密封，这一技术问题亟待解决。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种钛合金的制备方法，通过在以钛单质、铝单质、钒单质、锰单质、镍单质、锆单质、铪单质为原料制备钛合金的过程中，根据各单质的质量百分含量对熔体进行特定的温度处理，能够使制得的钛合金的内部组织得到优化，从而具有良好的比强度、硬度、耐腐蚀性、耐低温性能、耐高温性能、韧性、抗蠕变性能，该钛合金经加工制成的密封件在井口装置密封结构使用时具有优异的性能。
[0006]本专利技术还提供一种钛合金，通过使得在钛合金的组分中包含一定质量百分含量的铝、钒、锰、铁、镍、锆、铪并在钛合金的制备过程中进行特定的温度处理，使得钛合金具有良好的比强度、硬度、耐腐蚀性、耐低温性能、耐高温性能、韧性、抗蠕变性能，该钛合金经加工制成的密封件在井口装置密封结构使用时具有优良的性能。
[0007]本专利技术还提供一种密封件，该密封件使用上述钛合金加工而成，从而使得该密封件具有优良的比强度、硬度、耐腐蚀性、耐低温性能、耐高温性能、韧性、抗蠕变性能，当该密封件用于井口装置密封结构时具有良好的密封效果。
[0008]本专利技术第一方面提供一种钛合金的制备方法，包括：将钛单质、铝单质、钒单质、锰单质、铁单质、镍单质、锆单质、铪单质的混合物熔炼后的熔体加热至第一温度并进行第一保温，冷却，得到所述钛合金；
[0009]其中，所述混合物按照质量百分含量包括：铝单质3.5％
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6.5％、钒单质3％
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4％、锰单质0.6％
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1.8％、铁单质0
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0.4％、镍单质0.5％
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2.2％、锆单质1％
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1.7％、铪单质
0.3％
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0.9％、余量为钛单质；
[0010]所述第一温度为700
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910℃，所述第一保温的时间为0.5
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2h。
[0011]如上所述的钛合金制备方法，其中，所述第一温度为700℃
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850℃。
[0012]如上所述的钛合金制备方法，其中，所述第一保温后还包括：将所述第一保温后的体系降温至第二温度并进行第二保温，冷却，得到所述钛合金；
[0013]所述第一温度为830
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910℃，所述第一保温的时间为1
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2h；
[0014]所述第二温度为550
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560℃，所述第一保温的时间为2h。
[0015]如上所述的钛合金制备方法，其中，所述冷却的方式为空气冷却。
[0016]本专利技术还提供一种钛合金，其中，所述钛合金按照本专利技术第一方面提供的钛合金的制备方法得到。
[0017]如上所述的钛合金，其中，所述钛合金中，铝元素的质量百分含量为3.5
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5.4％。
[0018]如上所述的钛合金，其中，所述钛合金中，钒元素的质量百分含量为3
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3.4％。
[0019]如上所述的钛合金，其中，所述钛合金中，铁元素的质量百分含量为0.25
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0.4％。
[0020]如上所述的钛合金，其中，所述钛合金按照质量百分含量包括铝3.5
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5.4％、钒3
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3.4％、锰0.6
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1.8％、铁0.25
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0.3％、镍单质0.5％
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2.2％、锆单质1％
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1.7％、铪单质0.3％
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0.9％、碳0.08
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0.09％、氢0.012
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0.013％、氧0.15
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0.18％、氮0
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0.05％，以及余量钛。
[0021]本专利技术第三方面提供一种密封件，其中，所述密封件由本专利技术第二方面提供的钛合金加工得到。
[0022]本专利技术的钛合金制备方法，通过在以钛单质、铝单质、钒单质、锰单质、铁单质、镍单质、锆单质、铪单质为原料制备钛合金的过程中，根据各单质的质量百分含量对熔体进行特定的温度处理。通过适当的温度处理，调整钛合金的内部组织，所制备的钛合金能够具有优良的比强度、硬度、耐腐蚀性、耐低温性能、耐高温性能、韧性、抗蠕变性能，此钛合金加工而成的密封件在井口装置使用时能够具有优良的性能。
[0023]本专利技术的钛合金，通过使得钛合金的组分中包含特定质量百分含量的α稳定元素铝，β稳定元素钒、锰、铁、镍，中性元素锆和铪，并根据α稳定元素、β稳定元素以及中性元素的含量在钛合金的制备过程中进行特定的保温处理获得相态稳定的α+β型钛合金，该α+β型钛合金兼具α型钛合金和β型钛合金的优点，具有良好的比强度、硬度、耐腐蚀性、耐低温性能、耐高温性能、韧性、抗蠕变性能，由本专利技术的钛合金加工而成的密封件能够耐受井口腐蚀性气体的侵蚀，异常波动的温度变化、高压环境的复杂工况，在井口装置密封结构使用时具有良好的性能。
[0024]本专利技术提供的密封件，由具有良好的比强度、硬度、耐腐蚀性、耐低温性能、耐高温性能、韧性、抗蠕变性能的钛合金加工而成，该密封件能够满足井口装置密封结构的使用需求。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术提供的钛合金的制备方法流程图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将钛单质、铝单质、钒单质、锰单质、铁单质、镍单质、锆单质、铪单质的混合物熔炼后的熔体加热至第一温度并进行第一保温，冷却，得到所述钛合金；其中，所述混合物按照质量百分含量包括：铝单质3.5％
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6.5％、钒单质3％
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4％、锰单质0.6％
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1.8％、铁单质0
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0.4％、镍单质0.5％
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2.2％、锆单质1％
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1.7％、铪单质0.3％
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0.9％、余量为钛单质；所述第一温度为700
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910℃，所述第一保温的时间为0.5
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2h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度为700℃
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850℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一保温后还包括：将所述第一保温后的体系降温至第二温度并进行第二保温，冷却，得到所述钛合金；所述第一温度为830
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910℃，所述第一保温的时间为1
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2h；所述第二温度为550
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560℃，所述第一保温的时间为2h。4.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述冷却的方式为空气冷却。5.一种钛合金，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪涛，谢俊峰，赵密锋，胡芳婷，耿海龙，李岩，熊茂县，宋文文，马磊，邢星，王华，范玮，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：