一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金及其制备方法_2

文档序号:8426110阅读:来源:国知局
且其抗氧化性能优良。本实施方式中的高温钛合金由于加入了Y和B元 素,得到的高温钛合金显微组织细小、力学性能优良,在拉伸温度为650°C下,抗拉强度为 553MPa ~572MPa,屈服强度为 431. OMPa ~460MPa,伸长率为 6. 0%~8. 4%。
【具体实施方式】 [0027] 二:一种适用于650°C温度下使用的高温钛合金的制备方法是按照 以下步骤进行的:
[0028] -、称取各组分:按各元素重量百分比组成为5%~7%的Al、4%~6%的Sn、 9%~12% 的 Zr、0. 7%~1. 0% Mo、0. 1%~0.3%Si、l%~2%Nb、l%~2% W、0. 1%~ 0. 5% Y、0. 3%~0. 8% B和余量为Ti分别称取海绵钛、高纯铝锭、高纯海绵锆、高纯锡锭、 Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、A1-W中间合金、Al-Si中间合金、A1-Y中间合金及含硼原 材料为原料;
[0029] 二、熔炼:将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法或真空自耗电极 电弧熔炼法制备得到高温钛合金铸锭;
[0030] 三、热等静压处理:在氩气压力llOMPa~150MPa及加热温度为900°C~950°C的 条件下,将高温钛合金铸锭保温2h~3h,随炉冷却,得到热等静压后的高温钛合金铸锭;
[0031] 四、热处理:将热等静压后的高温钛合金铸锭在温度为940°C~975°C下保温lh~ 3h,自然冷却,然后在温度为650 °C~750 °C下保温lh~3h,自然冷却,即得到适用于650 °C 温度下使用的高温钛合金;
[0032] 当步骤二中将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温 钛合金铸锭时,具体是按以下步骤进行的:首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀,然 后向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合、A1-W中间合金及 Al-Si中间合金,继续混合均匀,得到混合材料,将混合材料置于熔炼炉的铜坩埚内,将高纯 铝锭、高纯锡锭、A1-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料置于熔炼炉的二次加料斗内,对 熔炼炉进行抽真空至真空度达到l(T 3mbar,然后以速度为10kW/min~20kW/min加载功率 至200kW~300kW,熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化,得到合金熔体,然后将二次加料 斗的高纯铝锭、高纯锡锭、A1-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料加入到合金熔体中,加 热至合金熔化,并在合金熔化温度下保温15min~20min,得到高温钛合金熔体,然后将铜 坩埚翻转,将高温钛合金熔体倾倒入钢模具中,lmin后向熔炼炉体内充入氩气,然后开炉, 得到高温钛合金铸锭;
[0033] 当步骤二中将步骤一称取的原料利用真空自耗电极电弧熔炼法制备得到高温钛 合金铸锭时,具体是按以下步骤进行的:首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀,然后 向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间 合金、A1-W中间合金、Al-Si中间合金及A1-Y中间合金,继续混合均匀,得到混合材料,将混 合材料利用压力机压制成电极块,然后将电极块在真空焊箱内组焊成自耗电极,最后将自 耗电极在真空自耗电弧炉中进行第一次熔炼,得到圆柱型的一次锭,将圆柱型的一次锭从 圆形面顶部阵列钻有n个孔槽,再将含硼原材料均匀分成n份并置于n个孔槽内,然后将内 部含有含硼原材料的圆柱型的一次锭在真空自耗电弧炉中进行2次熔炼,得到高温钛合金 铸锭;所述的n彡1。
【具体实施方式】 [0034] 三:本实施方式与二不同的是:步骤一中所述的海 绵钛为0级海绵钛,纯度> 99.9wt. % ;步骤一中所述的高纯铝锭的纯度> 99.99wt. % ; 步骤一中所述的高纯海绵错的纯度>99. 7wt. % ;步骤一中所述的高纯锡锭的纯度> 99. 7wt. %;步骤一中所述的Al-Mo中间合金中Mo含量为50wt. %~60wt. %;步骤一中所述 的Al-Nb中间合金中Nb含量为50wt. %~60wt. %;步骤一中所述的A1-W中间合金中W含 量为50wt. %~70wt. %;步骤一中所述的Al-Si中间合金中Si含量为10wt. %~20wt. %; 步骤一中所述的A1-Y中间合金中Y含量为70wt. %~80wt. % ;步骤一中所述的含硼原材 料为硼粉。其它与二相同。
【具体实施方式】 [0035] 四:本实施方式与二或三之一不同的是:当步骤二中 将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时,所述的 钢模具为圆筒形钢模,上下贯通,在钢模底部设有厚度为30mm~50mm的铜板,在钢模上方 设有保温冒口。其它与二或三相同。
[0036] 本实施例使铸锭能够从底部向顶部形成顺序凝固,同时保温冒口能够起到补缩作 用,减少铸锭缩孔缺陷。
【具体实施方式】 [0037] 五:本实施方式与二至四之一不同的是:步骤一中所 述的Al-Mo中间合金为直径不大于5mm的颗粒;步骤一中所述的Al-Nb中间合金为直径不 大于5mm的颗粒;步骤一中所述的A1-W中间合金为直径不大于5mm的颗粒;步骤一中所述 的Al-Si中间合金为直径不大于5_的颗粒;步骤一中所述的A1-Y中间合金为直径不大于 5mm的颗粒。其它与二至四相同。
[0038]
【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】二至五之一不同的是:当步骤二中 将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时,所述的 高纯铝锭尺寸小于50mm3。其它与【具体实施方式】二至五相同。
[0039] 采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0040] 实施例一:
[0041] 本实施例所述的一种适用于650°C温度下使用的高温钛合金按重量百分比由6% 的 Al、4% 的 Sn、10% 的 Zr、0. 8% Mo、0. 25% Si、l% Nb、l% W、0. 3% Y、0. 5% B 和余量为 Ti 组成
[0042] 一种适用于650°C温度下使用的高温钛合金的制备方法,具体是按照以下步骤进 行的:
[0043] -、称取各组分:按各元素重量百分比组成为6%的Al、4%的Sn、10%的Zr、0. 8% Mo、0. 25% Si、l% Nb、l% W、0. 3% Y、0. 5% B和余量为Ti分别称取海绵钛、高纯铝锭、高纯 海绵锆、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、A1-W中间合金、Al-Si中间合金、A1-Y 中间合金及含硼原材料为原料;
[0044] 二、熔炼:将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛 合金铸锭;
[0045] 三、热等静压处理:在氩气压力150MPa及加热温度为950°C的条件下,将高温钛合 金铸锭保温2. 5h,随炉冷却,得到热等静压后的高温钛合金铸锭;
[0046] 四、热处理:将热等静压后的高温钛合金铸锭在温度为975°C下保温2h,自然冷 却,然后在温度为700°C下保温2h,自然冷却,即得到适用于650°C温度下使用的高温钛合 金;
[0047] 步骤二中将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛 合金铸锭,具体是按以下步骤进行的:首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀,然后 向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合、A1-W中间合金及 Al-Si中间合金,继续混合均匀,得到混合材料,将混合材料置于熔炼炉的铜坩埚内,将尺寸 小于50_ 3的高纯铝锭、高纯锡锭、A1-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料置于熔炼炉的 二次加料斗内,对熔炼炉进行抽真空至真空度达到l(T 3mbar,然后以速度为10kW/min加载 功率至250kW,熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化,得到合金熔体,然后将二次加料斗的 尺寸小于50_ 3的高纯铝锭、高纯锡锭、A1-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料加入到 合金熔体中,加热至合金熔化,并在合金熔化温度下保温15min,得到高温钛合金熔体,然后 将铜坩埚翻转,将高温钛合金熔体倾倒入钢模具中,lmin后向熔炼炉体内充入氩气,然后开 炉,得到高温钛合金铸锭;
[0048] 步骤一中所述的海绵钛为0级海绵钛,纯度> 99. 9wt. % ;步骤一中所述的高纯铝 锭的纯度> 9
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