专利名称：一种钛钼镍合金铸锭的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种钛钼镍合金铸锭的制备方法，特别是涉及一种钛钼镍 (Ti-0. 3Mo-0. 8Ni)合金铸锭的制备方法，属于铸造技术领域，生产的钛材主要应用于冶金、 石油化工等领域。
背景技术：
钛及钛合金具有较高的比强度和耐蚀性能，是一种很有前途的结构材料和耐蚀材 料。自上世纪五十年代初期开始工业规模生产，因价格和供应的问题，其实际应用只限于军 用航空工业方面。随着钛工业的发展，钛及钛合金逐渐由军用转向民用，由航空工业逐渐转 向一般工业，其中最最重要的是做耐蚀结构材料。当前，世界各国一般工业用钛量不断增 长，耐蚀钛合金在石油化学工业、制碱工业、电镀电解工业、化学工业、冶金工业、制药工业 以及火力发电、海水淡化、医疗卫生等行业的应用与日倶增，具有广阔的发展前途。耐蚀钛 合金的研究可追溯至上世纪四十年代末，即在钛发展初期，耐蚀钛合金的研制已经开始。随 着耐蚀钛合金研究的不断深入，现已成功应用的耐蚀钛合金有钛钯合金、钛钼合金、钛钽合
金等，其中钛钼镍钛合金是最常用的一种耐蚀钛合金，其在高温、低ra值氯化物或弱还原
性酸具有良好的抗缝隙腐蚀性能，其耐蚀性显著优于纯钛而接近Ti-O. 2Pd合金。
钛钼镍合金含有难熔金属钼和镍，其中钼熔点2615t:、密度10. 2g/cm 分别是钛 熔点和密度的1. 57和2. 27倍；镍的熔点虽然仅1455t:，但其密度8. 9g/cm3，是钛密度的2 倍。常规钛钼镍铸锭熔炼生产方法是添加纯钼和纯镍，或者添加Ti-Mo中间合金和纯镍，但 由于钼的熔点高、密度大和镍的密度大，在自耗熔炼过程中存在钼或钼添加剂未经充分熔 化就掉入熔池的质量隐患，由于真空自耗熔炼具有的固有特点熔池过热度低，液态熔池维 持时间短，无法有效去除高低密度夹杂等，造成未熔化的钼和镍物质与基体钛元素无法充 分合金化，故难以获得成分均匀的铸锭，生产的铸锭存在微区钼或镍成分不均匀，最终影响 Ti-O. 3Mo-0. 8Ni钛合金耐蚀性能。 因此，原钛钼镍铸锭生产工艺存在以下不足1)以纯金属添加，存在高密度夹杂 质量隐患；而使用Ti-Mo中间合金和纯镍添加，因Ti-Mo中间合金生产工艺的特殊性，其生 产成本高；而且两种工艺均存在成分不均匀情况，影响钛材的冶金质量；2)不能满足冶金、 石油化工等特殊行业对钛材的耐蚀要求；3)含有夹杂冶金缺陷的铸锭在后序加工中容易 开裂产生微裂纹，影响成材率，同时较小裂纹不能通过无损探伤等技术彻底发现，钛材使用 过程中会在微裂纹处造成部件疲劳失效、断裂、泄漏等事故，造成极大的经济损失。因而，需 要研发一种可靠的熔炼技术来消除这种上述缺陷，生产出钼和镍元素分布均匀，无偏析、夹 杂冶金缺陷的优质钛合金铸锭。
发明内容
要解决的技术问题 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种钛钼镍合金铸锭的制备方法，以解决原生产方法中铸锭易存在偏析和夹杂冶金缺陷的问题，制备的铸锭化学成分符合GB/T 3620. 1要求。 本发明的思想在于取代原工艺配料添加纯钼、纯镍或Ti-Mo等添加剂的配料方 式，在配料时添加一种镍钼中间合金，其钼含量为20 35% (wt)，余量为镍。
技术方案 —种钛钼镍合金铸锭的制备方法，其特征在于步骤如下 步骤1 :按照铸锭目标化学成分计算并称取所需重量的海绵钛、镍钼中间合金；
步骤2 :将步骤1称取的原料混匀后压制成电极块；所述电极块的密度大于2克/ 厘米3以上； 步骤3 :使用等离子弧等焊接方式将电极块焊接成电弧炉熔炼用自耗电极；
步骤4 :两次真空自耗电弧熔炼得到钛钼镍合金，熔炼电流为5 40KA，熔炼电压 为20 45KA。 当镍钼中间合金中钼含量低于27. 3%时添加Ti-Mo中间合金。
镍钼中间合金为片状或粒度，最大尺寸《10mm。
步骤4真空自耗电弧熔炼次数为三次以上。
有益效果 本发明提出的一种钛钼镍合金铸锭的制备方法，相对于现有技术具有以下优点
1)添加一种镍钼中间合金，其钼含量为20 35% (wt)，余量为镍，可有效提高铸 锭成分均匀性和冶金质量； 2)相对于原工艺，镍钼中间合金生产工艺简单，相应投资成本降低； 3)镍钼中间合金易于控制成粒状或片状，与海绵钛能充分混匀，利于铸锭成分均
匀性控制； 4)生产的钛材耐蚀性能提高，可以满足化工等特种行业对耐蚀钛材的要求。
5)生产的钛钼镍合金铸锭化学成分均匀、稳定，其化学成分偏差小于0. 15%，不 易出现偏析和高密度夹杂等冶金缺陷，适用于生产冶金质量要求高的钛钼镍合金铸锭。
具体实施例方式
现结合实施例对本发明作进一步描述
实施例1
制备步骤如下 步骤1 :按照铸锭目标化学成分计算并称取所需重量的海绵钛、镍钼中间合金；
采用的镍钼中间合金中钼的质量百分含量为25%。按照成分Ti-O. 35Mo-0. 75Ni 配料，经计算熔炼100kg钛钼镍合金铸锭需海绵钛98. 69kg、镍钼中间合金lkg、Ti-32Mo中 间合金O. 31kg ;所述的镍钼中间合金为片状或粒度，最大尺寸《10mm。 步骤2 :将步骤1称取的原料混匀后压制成电极块；所述电极块的密度大于2克/ 厘米3以上； 步骤3 :使用等离子弧等焊接方式将电极块焊接成电弧炉熔炼用自耗电极；
步骤4 :两次真空自耗电弧熔炼得到钛钼镍合金，熔炼电流为5 IOKA，熔炼电压 为20 25KA。
经两次真空自耗电弧炉熔炼出钛钼镍合金铸锭。在铸锭头、底部两部位侧表面取样进行化学成分分析。头、底两部位分析结果分别是钼元素0. 34%、0. 36% ;镍元素
0. 73%、0. 77%。分析结果显示化学成分均匀，完全符合标准要求，将铸锭锻造成①30mm棒材，表面车光，经O. 8mm平底孔超声探伤和纵向、横向多位置切片高低倍检验，均未发现偏
析和高密度夹杂冶金缺陷。 实施例2 具体制备步骤如下 步骤1 :按照铸锭目标化学成分计算并称取所需重量的海绵钛、镍钼中间合金；
采用的镍钼中间合金中钼的质量百分含量为30%。按照Ti-O. 3Mo-0. 7Ni配料，经计算熔炼100kg钛钼镍合金铸锭需海绵钛99kg、镍钼中间合金lkg、按上述计算重量称取海绵钛、镍钼中间合金和Ti-32Mo中间合金；所述的镍钼中间合金为片状或粒度，最大尺寸《10mm。 步骤2 :将步骤1称取的原料混匀后压制成电极块；所述电极块的密度大于2克/厘米3以上； 步骤3 :使用等离子弧等焊接方式将电极块焊接成电弧炉熔炼用自耗电极；
步骤4 :两次真空自耗电弧熔炼得到钛钼镍合金，熔炼电流为10 20KA，熔炼电压为25 35KA。 经两次真空自耗电弧炉熔炼出钛钼镍合金铸锭。在铸锭头、底部两部位侧表面
取样进行化学成分分析。头、底两部位分析结果分别是钼元素0. 29%、0. 33% ;镍元素
0. 70%、0. 72%。分析结果显示化学成分均匀，完全符合标准要求，将铸锭锻造成①30mm棒材，表面车光，经O. 8mm平底孔超声探伤和纵向、横向多位置切片高低倍检验，均未发现偏
析和高密度夹杂冶金缺陷。 实施例3 具体制备步骤如下 步骤1 :按照铸锭目标化学成分计算并称取所需重量的海绵钛、镍钼中间合金；
采用的镍钼中间合金中钼的质量百分含量为35%。按照Ti-O. 35Mo-0. 65Ni配料，经计算熔炼100kg钛钼镍合金铸锭需海绵钛99kg、镍钼中间合金lkg，按上述计算重量称取海绵钛、镍钼中间合金和Ti-32Mo中间合金； 步骤2 :将步骤1称取的原料混匀后压制成电极块；所述电极块的密度大于2克/厘米3以上； 步骤3 :使用等离子弧等焊接方式将电极块焊接成电弧炉熔炼用自耗电极；
步骤4 :两次真空自耗电弧熔炼得到钛钼镍合金，熔炼电流为30 40KA，熔炼电压为30 45KA。 经三次真空自耗电弧炉熔炼出钛钼镍合金铸锭。在铸锭头、底部两部位侧表面
取样进行化学成分分析。头、底两部位分析结果分别是钼元素0. 33%、0. 37% ;镍元素
0. 65%、0. 68%。分析结果显示化学成分均匀，完全符合标准要求，将铸锭锻造成①30mm棒材，表面车光，经O. 8mm平底孔超声探伤和纵向、横向多位置切片高低倍检验，均未发现偏析和高密度夹杂冶金缺陷。
权利要求
一种钛钼镍合金铸锭的制备方法，其特征在于在配料时添加镍钼中间合金，其钼含量为20～35％(wt)，余量为镍，具体步骤如下步骤1按照铸锭目标化学成分计算并称取所需重量的海绵钛、镍钼中间合金；步骤2将步骤1称取的原料混匀后压制成电极块；所述电极块的密度大于2克/厘米3以上；步骤3使用等离子弧等焊接方式将电极块焊接成电弧炉熔炼用自耗电极；步骤4两次真空自耗电弧熔炼得到钛钼镍合金，熔炼电流为5～40KA，熔炼电压为20～45KA。
2. 根据权利要求1所述钛钼镍合金铸锭的制备方法，其特征在于当镍钼中间合金中 钼含量低于27. 3%时添加Ti-Mo中间合金。
3. 根据权利要求1或2所述的钛钼镍合金铸锭的制备方法，其特征在于镍钼中间合金 为片状或粒度，最大尺寸《10mm。
4. 根据权利要求1所述钛钼镍合金铸锭的制备方法，其特征在于步骤4真空自耗电 弧熔炼次数为三次以上。
全文摘要
一种钛镍钼合金铸锭的制备方法，特征在于添加了一种镍钼中间合金(钼元素质量百分含量20～35％)，钛钼镍合金铸锭的生产步骤为采用海绵钛、镍钼中间合金或Ti-Mo中间合金配料，原料混匀后首先将其压制成电极块，再使用等离子弧等焊接方式将电极块焊接成自耗电极，经两次真空自耗电弧熔炼得到钛钼镍合金铸锭。本发明生产的钛钼镍铸锭，化学成分均匀、稳定，其化学成分偏差小于0.15％，无偏析和高密度夹杂冶金缺陷。本发明适用于生产冶金质量要求高的钛钼镍合金铸锭。
文档编号C22C1/03GK101768676SQ20091021862
公开日2010年7月7日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者乔璐, 何育兴, 冯军宁, 国斌, 张健, 张君峰, 李献军, 陈 峰 申请人:宝鸡钛业股份有限公司