本發(fā)明涉及一種用于tb9鈦合金制備的鋁鉬釩鉻鐵五元素中間合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

tb9鈦合金是一種高強(qiáng)度、深加工硬化性的亞穩(wěn)β鈦合金，在航空、海洋領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，其組成元素特點(diǎn)是元素多元化及高含量化。

tb9鈦合金主要合金元素含有mo、cr、v高熔點(diǎn)元素，如果這些元素以金屬單質(zhì)方式加入，因熔點(diǎn)高低不同，熔煉時(shí)電極塊中各原料的融化速率也會(huì)不同，易導(dǎo)致高密度金屬未能全部融入，造成高密度夾雜(圖1所示)或偏析(圖2和圖3所示)。這些缺陷給鈦合金的應(yīng)用帶來風(fēng)險(xiǎn)，鈦合金制成零件后會(huì)因?yàn)閵A雜或偏析引起裂紋源，從而在零部件服役狀態(tài)下造成異常斷裂。因此，單獨(dú)加入純金屬元素到鈦合金中，是不可取的。

因此，通常做法是，采用40al-60mo、15al-85v、金屬cr、金屬鋯等二元中間合金或單種金屬的方式物理混合，作為合金元素的添加方式。這種方式可適當(dāng)降低mo、v元素偏析的風(fēng)險(xiǎn)。但40al-60mo、15al-85v、金屬cr等一元或二元中間合金中高熔點(diǎn)高密度元素的含量仍然占有較高比例，雖經(jīng)過二次或三次的真空自耗熔煉，但仍然存在高熔點(diǎn)高密度元素融化不充分的隱患，影響其成分均勻性，降低其使用效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于tb9鈦合金的鋁釩鉬鉻鋯中間合金及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于tb9鈦合金的鋁釩鉬鉻鋯中間合金，其包括：按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的如下元素：

mo：15～20％，v：30～35％，cr：20～25％，zr：15～20％，余量為al及不可避免的雜質(zhì)元素。

作為優(yōu)選方案，各所述元素的重量百分?jǐn)?shù)分別為：

mo：15～16.1％，v：30～31.2％，cr：20～23％，zr：15～15.8％。

作為優(yōu)選方案，各所述元素的重量百分?jǐn)?shù)分別為：

mo：16～17.1％，v：31.2～32％，cr：23～24.1％，zr：15.8～17％。

作為優(yōu)選方案，各所述元素的重量百分?jǐn)?shù)分別為：

mo：17.1～20％，v：32.2～33.2％，cr：24.1～25％，zr：17～20％。

作為優(yōu)選方案，各所述元素的重量百分?jǐn)?shù)分別為：

mo：17.1～20％，v：33.2～35％，cr：24.1～25％，zr：17～20％。

一種如本發(fā)明所述的用于tb9鈦合金的鋁釩鉬鉻鋯中間合金的制備方法，其包括如下步驟：

將al粉末、moo3粉末、v2o5粉末、cr粉末、zr粉末以及助劑混合均勻后，通過鋁熱反應(yīng)進(jìn)行第一次熔煉，得到初級(jí)產(chǎn)品；

在所述初級(jí)產(chǎn)品中添加入cr粉末和zr粉末，混勻后，在1450～1650℃下進(jìn)行真空感應(yīng)熔煉；

在真空狀態(tài)下進(jìn)行澆注，然后，進(jìn)行后處理，得到顆粒型的鋁鉬釩鉻鋯產(chǎn)品。

作為優(yōu)選方案，所述助劑包括caf2和kclo3。

作為優(yōu)選方案，各原料的加入量以moo3粉末配入1.00kg為基準(zhǔn)量，則第一次熔煉時(shí)，v2o5粉末加入2.40～3.00kg，al粉末加入0.50～1.00kg；caf2加入0.20～0.50kg，kclo3加入0.20～0.40kg；

真空感應(yīng)熔煉時(shí)同樣以moo3粉末配入1.00kg為基準(zhǔn)量，添加的cr粉末1.00～1.50kg，zr粉末0.67～1.00kg。

作為優(yōu)選方案，所述真空感應(yīng)熔煉的真空度小于0.67pa，且控制爐料熔化后在1500℃以上保持短時(shí)沸騰熔煉10～15分鐘。

作為優(yōu)選方案，所述后處理的步驟包括精整、破碎和精選。

因此，本發(fā)明的的優(yōu)點(diǎn)在于：

由于該中間合金采用了真空感應(yīng)熔煉，難熔金屬在加入鈦合金之前都 經(jīng)過了充分熔融，在鈦合金熔煉過程中避免了由于金屬單質(zhì)熔點(diǎn)不一致導(dǎo)致的熔煉電流不穩(wěn)定的現(xiàn)象，提高了熔煉過程的穩(wěn)定性，有效地降低高熔點(diǎn)元素mo、v、cr形成高密度夾雜偏析缺陷的概率，保證鈦合金鑄錠和鈦材的成分均勻性，并提高了生產(chǎn)效率。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為鈦合金中的高密度夾雜缺陷(放大500倍)；

圖2為鈦合金中的偏析缺陷放大500倍的顯微圖；

圖3為鈦合金中的偏析缺陷放大50倍的顯微圖；

圖4為本發(fā)明中實(shí)施例1鈦合金的顯微組織(放大100倍)；

圖5為本發(fā)明中實(shí)施例2鈦合金的顯微組織(放大100倍)；

圖6為本發(fā)明中實(shí)施例3鈦合金的顯微組織(放大100倍)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

以al、moo3、v2o5、cro3、zr、caf2、kclo3等為原料，以moo3粉末配入1.00kg為基準(zhǔn)量，則v2o5粉末加入2.60kg，al粉末加入0.95kg；caf2加入0.35kg，kclo3加入0.30kg，將原料充分混合后，在常溫下裝爐，通過鋁熱反應(yīng)進(jìn)行第一次熔煉；

將第一次熔煉得到的初級(jí)產(chǎn)品，再添加cr粉末1.20kg，zr粉末0.80kg，一起置于真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，并在真空狀態(tài)下進(jìn)行澆注。澆注結(jié)束后，進(jìn)行精整、破碎、精選等工序，最后形成1-6mm顆粒度鋁鉬釩鉻鋯產(chǎn)品。

產(chǎn)品成分為：al：10.2％，mo：16.1％，v：32.0％，cr：24.1％，zr：15.8％，其余為雜質(zhì)。將該中間合金與海綿鈦、鋁絲原料按照一定比例混和后，經(jīng)過原料攪拌、模具擠壓以及電極塊焊接等步驟制成真空自耗熔煉用的鈦合金電極，通過真空自耗三次熔煉后得到成分為ti-3.4al-8.0v-6.0cr-4.0mo-3.9zr的多元素高含量的高強(qiáng)高韌鈦合金，其鍛造、熱處理后的顯微組織如圖4所示，力學(xué)性能如表1所示，這組力學(xué)性能強(qiáng)度和塑性達(dá)到比較均衡的匹配，可以滿足海洋平臺(tái)管材用鈦合金的要求。

實(shí)施例2

以al、moo3、v2o5、cro3、zr、caf2、kclo3等為原料，以moo3粉末配入1.00kg為基準(zhǔn)量，則v2o5粉末加入2.90kg，al粉末加入0.50kg；caf2加入0.45kg，kclo3加入0.40kg，將原料充分混合后，在常溫下裝爐，通過鋁熱反應(yīng)進(jìn)行第一次熔煉；

將第一次熔煉得到的初級(jí)產(chǎn)品，再添加cr粉末1.40kg，zr粉末1.00kg。一起置于真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，并在真空狀態(tài)下進(jìn)行澆注。澆注結(jié)束后，進(jìn)行精整、破碎、精選等工序，最后形成1-6mm顆粒度鋁鉬釩鉻鋯產(chǎn)品。

產(chǎn)品成分為：al：5.0％，mo：17.1％，v：33.2％，cr：25.0％，zr：17.0％，其余為雜質(zhì)。將該中間合金與海綿鈦、鋁絲、tio2等原料按一定比例混和后，經(jīng)過原料攪拌、模具擠壓以及電極塊焊接等步驟制成真空自耗熔煉用的鈦合金電極，通過真空自耗三次熔煉后得到成分為ti-3.8al-8.3v-6.3cr-4.3mo-4.3zr-0.09o的多元素高含量的高強(qiáng)高韌鈦合金，其鍛造、熱處理后的顯微組織如圖5所示，力學(xué)性能如表1所示，這組成分、熱處理后性能具有強(qiáng)度高的特點(diǎn)，適用于某些有特殊強(qiáng)度要求的航空航天部件制造。

實(shí)施例3

以al、moo3、v2o5、cro3、zr、caf2、kclo3等為原料，以moo3粉末配入1.00kg為基準(zhǔn)量，則v2o5粉末加入2.45kg，al粉末加入0.75kg；caf2加入0.25kg，kclo3加入0.25kg，將原料充分混合后，在常溫下裝爐， 通過鋁熱反應(yīng)進(jìn)行第一次熔煉；

將第一次熔煉得到的初級(jí)產(chǎn)品，再添加cr粉末1.05kg，zr粉末0.70kg。一起置于真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，并在真空狀態(tài)下進(jìn)行澆注。澆注結(jié)束后，進(jìn)行精整、破碎、精選等工序，最后形成1-6mm顆粒度鋁鉬釩鉻鋯產(chǎn)品。產(chǎn)品成分為：al：8.0％，mo：15.0％，v：31.2％，cr:23.0％，zr:15.0％，其余為雜質(zhì)。將該中間合金與海綿鈦、鋁絲、tio2等原料按一定比例混和后，經(jīng)過原料攪拌、模具擠壓以及電極塊焊接等步驟制成真空自耗熔煉用的鈦合金電極，通過真空自耗三次熔煉后得到成分為ti-3.2al-7.8v-5.8cr-3.8mo-3.8zr-0.09o的多元素高含量的高強(qiáng)高韌鈦合金，其鍛造、熱處理后的顯微組織如圖6所示，力學(xué)性能如表1所示，第三組熱處理后性能強(qiáng)度略低，但塑性較好，?？捎糜谥圃炀o固件產(chǎn)品。

表1多元素高含量鈦合金的力學(xué)性能

綜上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。