专利名称：一种用于制作刀具的钛合金及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种钛合金及制备方法，特别涉及一种用于制作刀具的钛合金及制备方法。
背景技术：
目前，在一些行业中，特别是在军工行业中，基本上都要使用钛合金进行刀具的制作，但是，现有的钛合金所制作刀具的硬度HRC值普遍小于46，一些作业中所用刀具的硬度HRC值要大于50才能满足要求，这样在一些环境中(如在进行潜水等相关作业过程中)现有的钛合金所制作出的刀具就满足不了要求，为了保证军工等相关行业所用刀具的硬度，现急需开发出一种用于刀具制作的钛合金。
发明内容
本发明的目的是为了解决使用现有的钛合金所制作刀具的硬度满足不了要求的问题而提供的一种用于制作刀具的钛合金及制备方法。本发明所述的用于制作刀具的钛合金是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、O和Si组成，各种成分的重量百分比为 Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff 1% ；Zr 1% ；0
0.2% ；Si 0. 2%。上述用于制作刀具的钛合金制备方法如下所述第一步、混合按重量百分比取Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff1% ；Zr 1% ；0 0. 2% ；Si 0. 2%，把各种材料放入布料机内进行充分的混合，Ti颗粒的粒度为
O.83—25. 4mm ；第二步、电极制作把第一步中混合好的合金放入到2500吨立式油压机磨具内进行挤压，每节电极的重量为45Kg ；第三步、真空炉内进行熔炼把第二步中制作好的电极放入到真空炉中进行熔炼，在真空炉中要进行三次熔炼，具体熔炼过程如下所述一次熔炼使用氩弧焊机把第二步中制作好的八节电极进行焊接在一起后，放入到真空炉内，真空炉内的真空值达到标准后开始熔炼，熔炼时真空炉内的电流为6000A，熔炼温度为1600-1700°C，熔炼时间为2-2. 5h，熔炼完成后，往真空炉内充氩气进行降温，炉内温度降到200-300°C时所熔炼的钛合金出炉，出炉后的钛合金表面进行打磨处理；二次熔炼使用氩弧焊机把一次熔炼后打磨好的两块钛合金锭进行焊接在一起后，放入到真空炉内，真空炉内的真空值达到标准后开始熔炼，熔炼时真空炉内的电流为8200A,熔炼温度为1700-1800°C，熔炼时间为3_4h，熔炼完成后，往真空炉内充氩气进行降温，炉内温度降到200-300°C时所熔炼的钛合金出炉，出炉后的钛合金表面进行打磨处理；三次熔炼使用氩弧焊机把二次熔炼后打磨好的两块钛合金锭进行焊接在一起后，放入到真空炉内，真空炉内的真空值达到标准后开始熔炼，熔炼时真空炉内的电流为10000-12000A，熔炼温度为1800-1950°C，熔炼时间为4. 5_5h，熔炼完成后，往真空炉内充氩气进行降温，炉内温度降到200°C时所熔炼的钛合金出炉，出炉后的钛合金表面进行打磨处理，并且取样进行化学分析，经过检测把达到设计标准的钛合金再进行探伤处理；第四步、开坯把第三步中经过真空炉熔炼后的经过检测合格并被处理好的钛合金锭加热到1200°C后锻成毛板坯，使用车床和刨床铣掉毛板坯表面的氧化层和吸气层后使用砂轮进行表面的修理；第五步、轧制开坯后处理好的钛合金要经过初轧、精轧、退火处理和冷轧的过程，具体过程如下所述初轧把第四步中表面处理好的板坯放入到1600吨的热轧机内进行初轧，初轧的温度为1000°c，轧制好后进行中断及处理；精轧把经过初轧处理好的板条再进行第二次精轧，精轧时的温度为930°C ；退火处理把精轧好的板条进行退火处理，退火温度为850°C，表面要去掉氧化皮 或进行酸碱洗；冷轧把退火处理后的板条放到1500吨四辊式冷轧机上进行冷轧后进行剪切包装。采用上述方法制备的钛合金在制作刀具时还要进行形变热处理和固溶时效处理，具体如下所述形变热处理板材冷轧制后下料直接进行多级时效处理，利用在冷轧制时内部形成高密度位错、高密度缺陷、高的内能来进行多级时效进行强化。多级时效工艺是把板材加热到380°C后保持lh，然后进行自然冷却后再把板材加热到430°C保持2h，在进行自然冷却后把板材加热到460°C保持5h后进行自然冷却，这是利用轧制工艺细化了组织及轧制后板材处理状态，再投入电能调整组织变化，这种变化达到人们需要的组织状态，具有均匀细化组织状态才能达到高硬度刀具的要求，即刀中透出刀刃的锋利。另外，本合金添加了金属元素W，和杂质元素的氧，1%W可大大助推时效的强化(硬化)作用，而杂质元素氧此时不是有害的元素，而是时效过程中的内动力，达到高的时效响应速率，能极大地提高板材的HRC值，氧又能加快硬化进程，大大节约电能。固溶时效处理在进行固溶处理前，先测定板材的相变点后再进行固溶处理。在相变温度以上40-50°C，以每分钟升温速度高达100-200°C /分钟(加热快速升温)，保温3_6分钟后，立即淬入强对流水中，在板材的内部组织形成高空位密度为时效形核打下组织条件。多级时效处理把板材加热到380°C保持I. 5h,板材进行自然冷却后再加热到430°C保持3h，然后在进行自然冷却后把板材加热到480°C保持9h后进行自然冷却，这里的要点是快速加热，强制冷却，保温时间控制下线越短越好，以防晶粒长大。本发明的有益效果使用本发明所述的钛合金所生产出的刀具HRC值在55以上，完全能够满足相关作业中对刀具的硬度要求，而且重量轻、无磁性，能够广泛地应用到军工行业中，也能满足其他相关民用行业的需要，另外，本发明所述钛合金的生产过程比较节能，产品生产成本低，能够极大地提高企业的生产效益，市场前景广阔。
具体实施例方式本发明所述的用于制作刀具的钛合金是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、O和Si组成，1440Kg钛合金中各种成分的含量为Ti 1103Kg ；A1 43. 2Kg ；V 57. 6Kg ；Cr 72Kg ；Fe28. 8Kg ；Mo 100. 8Kg ；ff 14. 4Kg ；Zr 14. 4Kg ；0 2. 9Kg ；Si 2. 9Kg。上述用于制作刀具的钛合金制备方法如下所述
第一步、混合取Ti 1103Kg ；A1 43. 2Kg ；V 57. 6Kg ；Cr 72Kg ；Fe 28. 8Kg ；Mo100. 8Kg ；ff 14. 4Kg ；Zr 14. 4Kg ；0 2. 9Kg ；Si 2. 9Kg，把各种材料放入布料机内进行充分的混合，Ti颗粒的粒度为O. 83-25. 4mm ；第二步、电极制作把第一步中混合好的合金放入到2500吨立式油压机磨具内进行挤压，每节电极的重量为45Kg ；第三步、真空炉内进行熔炼把第二步中制作好的电极放入到真空炉中进行熔炼，在真空炉中要进行三次熔炼，具体熔炼过程如下所述一次熔炼使用氩弧焊机把第二步中制作好的八节电极进行焊接在一起后，放入到真空炉内，真空炉内的真空值达到标准后开始熔炼，熔炼时真空炉内的电流为6000A，熔炼温度为1600-1700°C，熔炼时间为2-2. 5h，熔炼完成后，往真空炉内充氩气进行降温，炉内温度降到200-300°C时所熔炼的钛合金出炉，出炉后的钛合金表面进行打磨处理；二次熔炼使用氩弧焊机把一次熔炼后打磨好的两块钛合金锭进行焊接在一起后，放入到真空炉内，真空炉内的真空值达到标准后开始熔炼，熔炼时真空炉内的电流为8200A,熔炼温度为1700-1800°C，熔炼时间为3_4h，熔炼完成后，往真空炉内充氩气进行降温，炉内温度降到200-300°C时所熔炼的钛合金出炉，出炉后的钛合金表面进行打磨处理；三次熔炼使用氩弧焊机把二次熔炼后打磨好的两块钛合金锭进行焊接在一起后，放入到真空炉内，真空炉内的真空值达到标准后开始熔炼，熔炼时真空炉内的电流为10000-12000A，熔炼温度为1800-1950°C，熔炼时间为4. 5_5h，熔炼完成后，往真空炉内充氩气进行降温，炉内温度降到200°C时所熔炼的钛合金出炉，出炉后的钛合金表面进行打磨处理，并且取样进行化学分析，经过检测把达到设计标准的钛合金再进行探伤处理；第四步、开坯把第三步中经过真空炉熔炼后的经过检测合格并被处理好的钛合金锭加热到1200°C后锻成毛板坯，使用车床和刨床铣掉毛板坯表面的氧化层和吸气层后使用砂轮进行表面的修理；第五步、轧制开坯后处理好的钛合金要经过初轧、精轧、退火处理和冷轧的过程，具体过程如下所述初轧把第四步中表面处理好的板坯放入到1600吨的热轧机内进行初轧，初轧的温度为1000°c，轧制好后进行中断及处理；精轧把经过初轧处理好的板条再进行第二次精轧，精轧时的温度为930°C ；退火处理把精轧好的板条进行退火处理，退火温度为850°C，表面要去掉氧化皮或进行酸碱洗；冷轧把退火处理后的板条放到1500吨四辊式冷轧机上进行冷轧后进行剪切包装。
权利要求
1.一种用于制作刀具的钛合金，其特征在于是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、0和Si组成，各种成分的重量百分比为 Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff 1% ；Zr 1% ；00.2% ；Si 0. 2%。
2.—种权利要求I所述的用于制作刀具的钛合金，其制备方法如下所述 第一步、混合按重量百分比取 Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff 1%;Zr 1% ；0 0. 2% ；Si 0. 2%，把各种材料放入布料机内进行充分的混合，Ti颗粒的粒度为O.83-25. 4mm ； 第二步、电极制作把第一步中混合好的合金放入到2500吨立式油压机磨具内进行挤 压，每节电极的重量为45Kg ； 第三步、真空炉内进行熔炼把第二步中制作好的电极放入到真空炉中进行熔炼，在真空炉中要进行三次熔炼，具体熔炼过程如下所述 一次熔炼使用氩弧焊机把第二步中制作好的八节电极进行焊接在一起后，放入到真空炉内，真空炉内的真空值达到标准后开始熔炼，熔炼时真空炉内的电流为6000A，熔炼温度为1600-1700°C，熔炼时间为2-2. 5h，熔炼完成后，往真空炉内充氩气进行降温，炉内温度降到200-300°C时所熔炼的钛合金出炉，出炉后的钛合金表面进行打磨处理； 二次熔炼使用IS弧焊机把一次熔炼后打磨好的两块钛合金锭进行焊接在一起后，放入到真空炉内，真空炉内的真空值达到标准后开始熔炼，熔炼时真空炉内的电流为8200A，熔炼温度为1700-1800°C，熔炼时间为3-4h，熔炼完成后，往真空炉内充氩气进行降温，炉内温度降到200-300°C时所熔炼的钛合金出炉，出炉后的钛合金表面进行打磨处理； 三次熔炼使用IS弧焊机把二次熔炼后打磨好的两块钛合金锭进行焊接在一起后，放入到真空炉内，真空炉内的真空值达到标准后开始熔炼，熔炼时真空炉内的电流为10000-12000A，熔炼温度为1800-1950°C，熔炼时间为4. 5_5h，熔炼完成后，往真空炉内充氩气进行降温，炉内温度降到200°C时所熔炼的钛合金出炉，出炉后的钛合金表面进行打磨处理，并且取样进行化学分析，经过检测把达到设计标准的钛合金再进行探伤处理； 第四步、开坯把第三步中经过真空炉熔炼后的经过检测合格并被处理好的钛合金锭加热到1200°C后锻成毛板坯，使用车床和刨床铣掉毛板坯表面的氧化层和吸气层后使用砂轮进行表面的修理； 第五步、轧制开坯后处理好的钛合金要经过初轧、精轧、退火处理和冷轧的过程，具体过程如下所述 初轧把第四步中表面处理好的板坯放入到1600吨的热轧机内进行初轧，初轧的温度为1000°C，轧制好后进行中断及处理； 精轧把经过初轧处理好的板条再进行第二次精轧，精轧时的温度为930°C ； 退火处理把精轧好的板条进行退火处理，退火温度为850°C，表面要去掉氧化皮或进行酸碱洗； 冷轧把退火处理后的板条放到1500吨四辊式冷轧机上进行冷轧后进行剪切包装。
全文摘要
本发明公开了一种用于制作刀具的钛合金及制备方法，用于制作刀具的钛合金是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、O和Si组成，各种成分的重量百分比为Ti 76.6%；Al 3%；V 4%；Cr 5%；Fe 2%；Mo 7%；W 1%；Zr 1%；O 0.2%；Si 0.2%，钛合金制备方法第一步、混合；第二步、电极制作；第三步、真空炉内进行熔炼在真空炉中要进行三次熔炼；第四步、开坯；第五步、轧制；有益效果使用本发明所述的钛合金所生产出的刀具HRC值在55以上，而且重量轻、无磁性，产品生产成本低，能够极大地提高企业的生产效益，市场前景广阔。
文档编号C22B9/16GK102851542SQ20121037750
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月8日 优先权日2012年10月8日
发明者陈国财, 杨文甲, 单学锋, 陈苏, 晁雷, 张宝利 申请人:陈国财