一種Al-Mo-W-Ti四元合金制造技術

一種Ａｌ－Ｍｏ－Ｗ－Ｔｉ四元合金，其成分質量百分比為：Ｗ　１０～１５％、Ｍｏ　２０～３０％、Ａｌ　４５～６０％、Ｔｉ　５％－１５％，余量是不可避免的雜質。本發明專利技術Ａｌ－Ｍｏ－Ｗ－Ｔｉ四元合金，可以解決ＴＣ２５中高熔點合金Ｗ和Ｍｏ的夾雜和成分偏析，有效避免ＴＣ２５鈦合金中由于金屬夾雜引起的零件失效問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鈦合金生產的原材料，尤其是指專用于生產TC25鈦合金 的合金原材料的一種Al-Mo-W-Ti四元合金。
技術介紹
鈦合金是一種新型的金屬材料，含85% 90%以上鈦，其余為鋁A1、 鉬Mo、釩V、硅Si、鋯Zr、鐵Fe、錫Sn等合金元素，它具有比重輕(約 4.5g/cm2，鋼鐵為7.8g/cm2)、耐腐蝕、使用溫度高(目前最高可達到700 "C多)、強度高、塑性好等許多優點，廣泛地應用于航空、航天、海洋、 建筑、汽車、高爾夫球頭等重要部件、高檔民用產品。鈦合金的基本生產工藝流程如下(1)鈦電極制備將合金原材料 (鋁A1、鉬Mo、釩V、硅Si、鋯Zr、鐵Fe、錫Sn、鉤W等單元或雙元 合金)，以一定的形式、 一定的比例與海綿鈦(合金原材料)混合均勻(保 證鈦電極的成分均勻)后，按一定的方法壓制成所需的鈦電極形狀。(2) 熔煉鈦合金一般采用真空自耗熔煉(國外先進國家也有采用電子束或等 離子冷床熔煉方法)，若干次真空自耗成4)580或以上的成品錠。(3)成 材成品錠自由鍛造(先在鍛壓機上進行鍛造成大規格棒材或方坯，供下 一步的鍛造或軋制。)后，采用軋制(將大規格棒材進一步軋制成小規格 的棒材， 一般指4)100mm以下的成品棒材)或模鍛(將棒材或方坯鍛成模 鍛件)的壓力加工方法，生產出鈦合金的成品。TC25鈦合金是仿俄羅斯的BT25鈦合金，名義成分為Ti-6Al-2Mo — 2Zr-1Sn—lW。其化學成分的國家標準(GB2965)見表1:表1 TC25鈦合金的化學成分<table>table see original document page 3</column></row><table><table>table see original document page 4</column></row><table>Ti-Al-Mo-Zr-Sn-W系的TC25屬于馬氏體型的a + P兩相鈦合金，作 為合金元素選用了 W、 Mo，它們都提高了鈦合金的熱強性和耐熱性，因 而也提高了合金的工作壽命。和一般的鈦合金相比，TC25具有較高的使 用溫度和高溫強度，可以應用在550"C的使用環境。目前，TC25鈦合金(TC25鈦合金的合金原材料是海綿鈦、Al-Mo合 金或金屬Mo、 A1-W或金屬W、 Ti-Sn、 Al絲和海綿鋯)生產過程中，W、 Mo元素的加入方法一般采用Al-Mo合金或金屬Mo、 Al-W或金屬W (起 強化高溫性能作用的W、 Mo元素是TC25鈦合金中不可缺少的合金元 素。)，由于它們的熔點太高(該2個合金元素的熔點很高，均在2500 。C以上)，煉鋼時熔池的溫度不能將其充分熔化(熔池的溫度一般在1500 °C 2000°C)，容易產生W、 Mo元素的高熔點金屬夾雜(這在技術標準 中是絕對不允許存在的)，最終以高密度夾雜的形式殘留在產品中，造成 產品的報廢，影響產品的質量穩定。因此，解決W、Mo元素的充分熔化(TC25中高熔點W、Mo的偏析)， 是保證產品質量的首要問題，對穩定和優化TC25鈦合金產品非常重要。
技術實現思路
本專利技術的目的開發一種Al-Mo-W-Ti四元合金，可以解決TC25中高 熔點合金W和Mo的夾雜和成分偏析，有效避免TC25鈦合金中由于金屬 夾雜引起的零件失效問題。為達到上述目的，本專利技術的技術方案是， 一一種Al-Mo-W-Ti四元合金，其成分質量百分比為W10 15%、 Mo 20 30%、 A145 60%、 Ti 5%-15%，余量為不可避免的雜質如C、 Fe等。優選地，其Al-Mo-W-Ti四元合金成分質量百分比W12 14%， Mo 24 28%， A148 58%， Ti6 10%。用于TC25鈦合金生產的Al-Mo-W-Ti四元合金，該四元合金作為合 金原材料，代替原來的"50XAl-50XMo合金(或金屬Mo) 、 50%Al-50 %W (或金屬W)"雙元(或單元)合金，用于鈦電極制備；本專利技術四元合金是根據TC25鈦合金成分含有W (含量約1%) 、 Mo 元素(含量約2%)的特點，并結合A1 (含量約6.0%)的特點，改變原來 以高熔點(純金屬W、 Mo或二元合金)的原材料形式；該四元合金的優 點是熔點低(<1500°C，低于煉鋼時的熔池溫度)；避免高熔點元素W、 Mo偏析；穩定和優化TC25鈦合金產品質量。本專利技術控制高熔點W、 Mo的含量，增加A1、 Ti，從而降低四元合金 的熔點。該四元合金是冶煉TC25鈦合金鋼錠的原材料，因此根據TC25中 W:Mo二l: 2的比例關系，將四元合金中高熔點W、 Mo以l: 2的關系配 好，不用另加W、 Mo就可以滿足TC25鈦合金中這兩個元素的化學成分 要求。由于TC25鈦合金中有Al、 Ti，這兩個元素的熔點很低，將它們加入 后大大降低了四元合金的熔點，同時Al的加入使得四元合金的破碎容易 (四元合金真空冶煉后要破碎到1 8mm，才能作為TC25鈦合金的原材 料)。四元合金中Al、 Ti成分不能滿足TC25釹合金的要求，可以通過 Al絲、海綿Ti的加入來滿足。上述Al-Mo-W-Ti四元合金制備時，先分別將金屬Al和MoO粉、金 屬Al和WO粉采用常規的鋁熱法置換出Mo粉和W粉，避免大顆粒純 Mo、 W的加入；然后將Al絲、Mo粉、W粉、海綿Ti按一定的比例混合、 并在真空感應爐熔煉，澆鑄成合金塊后采用破碎機將合金塊破碎成《 10mm的小顆粒(顆粒度與TC25鈦合金主要原材料一 一海綿鈦顆粒度相 一致或相近，混合起來比較均勻，確保鈦電極各區域的合金成分均勻)。Al、 W、 Mo的比例是可將W、 Mo按TC25中W和Mo 1: 2的比 例調配，控制四元合金中A1的比例小于TC25中相應的比例(如A1和W 是6: 1)，避免A1超出標準范圍。本專利技術的有益技術效果與現有技術相比，本專利技術具有下列優點1. 工藝可操作性強。2. 四元合金的夾雜物和氣體含量低。3. 合金原材料的成份均勻，無W、 Mo高密度夾雜。4. 生產的TC25鈦合金質量穩定、成品率高。具體實施例方式本專利技術實施例先分別將金屬Al和MoO粉、金屬Al和WO粉采用 常規的鋁熱法置換出Mo粉和W粉，避免大顆粒純Mo、 W的加入；然后 將AIO、 Mo粉、W粉、海綿Ti按一定的比例混合(化學成分重量百分比 如下W12 14%， Mo24 28%， Al 48 58%、 Ti6 10%)，并在真空 感應爐熔煉，澆鑄成合金塊后采用破碎機將合金塊破碎成《10mm的小顆 粒。最后，按常規鈦合金生產工藝，將本專利技術生產的Al-Mo-W-Ti四元合 金(見表2)與海綿鈦及其它合金原材料混合均勻， 一起壓制成電極(4> 560 X 150mm)，經三次真空自耗冶煉成為合格的成品鑄錠(* 860 X 2100mm)。對成品鑄錠的化學成分檢測(見表3)表明，W、 Mo、 Al元素含量與 配入成分基本匹配且不同部位成分均勻，滿足相應的技術要求。對最終的 TC25產品的探傷、低倍和高倍組織檢驗顯示，產品中無高密度W、 Mo 夾雜或組織偏析。表2 單位質量百分比&本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種Ａｌ－Ｍｏ－Ｗ－Ｔｉ四元合金，其成分質量百分比為：Ｗ　１０～１５％、Ｍｏ２０～３０％、Ａｌ　４５～６０％、Ｔｉ　５％－１５％，余量為不可避免的雜質。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：閔新華，計波，陳杰，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]