專利名稱：：一種Al-Mo-W-Ti四元合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鈦合金生產(chǎn)的原材料，尤其是指專用于生產(chǎn)TC25鈦合金的合金原材料的一種Al-Mo-W-Ti四元合金。
背景技術(shù)：
：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(dá)到700"C多)、強(qiáng)度高、塑性好等許多優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)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(chǎn)品。鈦合金的基本生產(chǎn)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(guó)外先進(jìn)國(guó)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(jī)上進(jìn)行鍛造成大規(guī)格棒材或方坯，供下一步的鍛造或軋制。)后，采用軋制(將大規(guī)格棒材進(jìn)一步軋制成小規(guī)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(chǎn)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(xué)成分的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2965)見表1:表1TC25鈦合金的化學(xué)成分<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage4</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(qiáng)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(qiáng)度，可以應(yīng)用在550"C的使用環(huán)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M(fèi)o、A1-W或金屬W、Ti-Sn、Al絲和海綿鋯)生產(chǎn)過程中，W、Mo元素的加入方法一般采用Al-Mo合金或金屬M(fèi)o、Al-W或金屬W(起強(qiáng)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(diǎn)太高(該2個(gè)合金元素的熔點(diǎn)很高，均在2500。C以上)，煉鋼時(shí)熔池的溫度不能將其充分熔化(熔池的溫度一般在1500°C2000°C)，容易產(chǎn)生W、Mo元素的高熔點(diǎn)金屬夾雜(這在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中是絕對(duì)不允許存在的)，最終以高密度夾雜的形式殘留在產(chǎn)品中，造成產(chǎn)品的報(bào)廢，影響產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。因此，解決W、Mo元素的充分熔化(TC25中高熔點(diǎn)W、Mo的偏析)，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的首要問題，對(duì)穩(wěn)定和優(yōu)化TC25鈦合金產(chǎn)品非常重要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的開發(fā)一種Al-Mo-W-Ti四元合金，可以解決TC25中高熔點(diǎn)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(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一一種Al-Mo-W-Ti四元合金，其成分質(zhì)量百分比為W1015%、Mo2030%、A14560%、Ti5%-15%，余量為不可避免的雜質(zhì)如C、Fe等。優(yōu)選地，其Al-Mo-W-Ti四元合金成分質(zhì)量百分比W1214%，Mo2428%，A14858%，Ti610%。用于TC25鈦合金生產(chǎn)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M(fèi)o)、50%Al-50%W(或金屬W)"雙元(或單元)合金，用于鈦電極制備；本發(fā)明四元合金是根據(jù)TC25鈦合金成分含有W(含量約1%)、Mo元素(含量約2%)的特點(diǎn)，并結(jié)合A1(含量約6.0%)的特點(diǎn)，改變?cè)瓉硪愿呷埸c(diǎn)(純金屬W、Mo或二元合金)的原材料形式；該四元合金的優(yōu)點(diǎn)是熔點(diǎn)低(<1500°C，低于煉鋼時(shí)的熔池溫度)；避免高熔點(diǎn)元素W、Mo偏析；穩(wěn)定和優(yōu)化TC25鈦合金產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明控制高熔點(diǎn)W、Mo的含量，增加A1、Ti，從而降低四元合金的熔點(diǎn)。該四元合金是冶煉TC25鈦合金鋼錠的原材料，因此根據(jù)TC25中W:Mo二l:2的比例關(guān)系，將四元合金中高熔點(diǎn)W、Mo以l:2的關(guān)系配好，不用另加W、Mo就可以滿足TC25鈦合金中這兩個(gè)元素的化學(xué)成分要求。由于TC25鈦合金中有Al、Ti，這兩個(gè)元素的熔點(diǎn)很低，將它們加入后大大降低了四元合金的熔點(diǎn)，同時(shí)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18mm，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(shí)，先分別將金屬Al和MoO粉、金屬Al和WO粉采用常規(guī)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(yīng)爐熔煉，澆鑄成合金塊后采用破碎機(jī)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(qū)域的合金成分均勻)。Al、W、Mo的比例是可將W、Mo按TC25中W和Mo1:2的比例調(diào)配，控制四元合金中A1的比例小于TC25中相應(yīng)的比例(如A1和W是6:1)，避免A1超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。本發(fā)明的有益技術(shù)效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1.工藝可操作性強(qiáng)。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(chǎn)的TC25鈦合金質(zhì)量穩(wěn)定、成品率高。具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例先分別將金屬Al和MoO粉、金屬Al和WO粉采用常規(guī)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(xué)成分重量百分比如下W1214%，Mo2428%，Al4858%、Ti610%)，并在真空感應(yīng)爐熔煉，澆鑄成合金塊后采用破碎機(jī)將合金塊破碎成《10mm的小顆粒。最后，按常規(guī)鈦合金生產(chǎn)工藝，將本發(fā)明生產(chǎn)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>560X150mm)，經(jīng)三次真空自耗冶煉成為合格的成品鑄錠(*860X2100mm)。對(duì)成品鑄錠的化學(xué)成分檢測(cè)(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(yīng)的技術(shù)要求。對(duì)最終的TC25產(chǎn)品的探傷、低倍和高倍組織檢驗(yàn)顯示，產(chǎn)品中無高密度W、Mo夾雜或組織偏析。表2單位質(zhì)量百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1.一種Al-Mo-W-Ti四元合金，其成分質(zhì)量百分比為W10～15％、Mo20～30％、Al45～60％、Ti5％-15％，余量為不可避免的雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的Al-Mo-W-Ti四元合金，其特征是，其成分質(zhì)量百分比W:1214%，Mo:2428%，Al:4858%，Ti:610%，余量為不可避免的雜質(zhì)。全文摘要一種Al-Mo-W-Ti四元合金，其成分質(zhì)量百分比為W10～15％、Mo20～30％、Al45～60％、Ti5％-15％，余量是不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明Al-Mo-W-Ti四元合金，可以解決TC25中高熔點(diǎn)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。文檔編號(hào)C22C21/00GK101633990SQ20081004104公開日2010年1月27日申請(qǐng)日期2008年7月25日優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日發(fā)明者波計(jì),閔新華,杰陳申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司