一种低成本钛合金制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112813300A(43)申请公布日2021.05.18(21)申请号201911102981.X(22)申请日2019.11.12(71)申请人新疆大学地址830046新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市天山区胜利路666号新疆大学(72)发明人贺永东高翔孙郅程(74)专利代理机构中国有色金属工业专利中心11028代理人刘佳音(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/03(2006.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称一种低成本钛合金制备方法(57)摘要本发明公开了一种低成本钛合金的制备方法。通过不脱钒、完全脱氧或部分脱氧工艺获得低氧或含氧、含钒精制四氯化钛，以低氧或含氧、含钒精制四氯化钛为原料，制备氧0.06‑0.6%、钒0.20%‑6.0%海绵钛，以低氧或含氧、含钒低成本海绵钛为原料，采用水冷坩埚中频感应熔炼技术、电子束冷床炉熔炼技术、等离子体冷床炉熔炼技术、真空自耗电弧熔炼技术中的两种或者三种进行组合，熔炼、铸造高品质钛合金铸锭。本发明利用将钒、钛及钒钛合金化三合一工艺制备的含钒低成本海绵钛为原料，熔铸高品质钛合金，利用资源综合利用带入的氧和贵金属钒进行合金化，极大的降低原料成本，对促进钛合金在工业、农业等民品市场推广应用具有促进作用。CN112813300ACN112813300A权利要求书1/2页1.一种低成本钛合金的制备方法,其特征在于：通过不脱钒、完全脱氧或部分脱氧工艺获得低氧或含氧、含钒精制四氯化钛，以低氧或含氧、含钒精制四氯化钛为原料，制备氧0.06-0.6%、钒0.20%-6.0%海绵钛，以低氧或含氧、含钒低成本海绵钛为原料，熔炼、铸造高品质钛合金铸锭。2.根据权利要求1，其特征在于：在熔铸α合金、近α合金、α+β合金、β合金、亚稳β合金时，可以选用的原料配料原则如下：⑴在熔铸航空钛材、耐热合金等特殊用途铸锭时，以含钒海绵钛为原料，含钒海绵钛中钒作为β相稳定剂；当含钒海绵钛钒含量超过目标合金（待熔铸合金）钒含量时，以不含钒海绵钛作为补充原料；当含钒海绵钛钒含量低于目标合金（待熔铸合金）钒含量时，以钛钒中间合金补充钒的不足；以钛铝中间合金，或电解铝作为α相稳定剂；⑵在熔铸一般用途无铝低钒（钒含量低于2.5%）钛合金铸锭时，以含钒海绵钛为原料，以钛钒中间合金补充钒不足，以不含钒海绵钛作为补充原料；⑶在利用含氧海绵钛作为原料进行钛合金配料时，以含氧海绵钛中元素氧部分替代合金中α稳定元素铝，确保配制成合金中铝和氧满足：，式中，A为铝摩尔分数，B为氧摩尔分数；⑷在熔铸一般用途含铝、低钒（钒含量低于2.5%）钛合金铸锭时，以含钒海绵钛为原料，或以含氧、含钒海绵钛为原料，以不含钒海绵钛作为补充原料；含氧海绵钛铝当量不足时，以钛铝中间合金作为α相稳定剂补充不足差额，或以电解铝锭补充铝当量的不足；⑸在熔铸一般用途无铝中高钒含量（钒含量达到2.5%以上）钛合金铸锭时，以含钒海绵钛为原料，以不含钒海绵钛作为补充原料，以钛钒中间合金补充钒的不足；⑹熔铸一般用途含铝中高钒含量（钒含量达到2.5%以上）钛合金铸锭时，以含钒海绵钛为原料，以不含钒海绵钛作为补充原料；含氧海绵钛铝当量不足时，以钛铝中间合金作为α相稳定剂补充不足；⑺在合金性能容许、成本容许情况下，可以以低成本含钒海绵钛中的钒，部分替代钛合金中的镍或钼或铌或钽；铝当量不足时，以电解铝锭或钛铝中间合金作为α相稳定剂补充不足；⑻在合金性能容许的情况下，可以以低成本含氧含钒海绵钛中氧，部分替代钛合金中锡或锆或铝；氧含量过低出现铝当量不足时，以电解铝锭，或钛铝中间合金作为α相稳定剂补充不足；⑼同一牌号的钛合金回炉料经过碱洗、酸洗，脱除表面油污、污物，脱除表面氧化层、氮化层后，可以作为原料配入合金中使用。3.根据权利要求1-2，其特征在于：本方法在熔铸钛合金时，熔铸工艺技术选用原则如下：⑴以电子束冷床熔炼或等离子体冷床熔炼技术熔铸得到一次铸锭，以真空自耗电弧炉熔铸得到成品铸锭；⑵以电子束冷床熔炼或者等离子体冷床熔炼技术熔铸得到一次铸锭，以水冷铜坩埚感应熔炼炉熔铸得到成品铸锭；⑶以电子束冷床熔炼或者等离子体冷床熔炼技术熔铸得到一次铸锭，以水冷铜坩埚感2CN112813300A权利要求书2/2页应熔炼炉熔炼得到二次铸锭，以真空自耗电弧炉熔炼得到成品铸锭；⑷以水冷坩埚真空感应熔炼炉熔铸得到一次铸锭，以电子束冷床熔炼或等离子体冷床熔炼技术得到二次铸锭，以真空自耗电弧炉熔炼得到成品铸锭。4.根据权利要求3，其特征在于：当熔铸含锡、铝、锰等易烧损元素含量较高的合金时，可采用以下两种熔炼铸造工艺：工艺一：以水冷坩埚感应熔炼炉熔铸得到一次铸锭，以等离子体冷床技术熔炼二次铸锭；以水冷坩埚真空感应