一种山地自行车车架用的钛合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钛合金技术领域，特别涉及一种山地自行车车架用的钛合金及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市交通出现日益拥堵的情况，现在自行车逐渐受到广大消费者的青睐成为 了人们出行的重要的交通工具，但是目前自行车的车架存在着容易生锈、长时间使用容易 断裂、承重能力有限等问题。目前有很多骑行爱好者，对于山地自行车的综合性能的需求 更高，特别是抗疲劳能力等，因此亟需开发出能够适合山地上骑行使用的自行车架安装于 山地自行车上。
【发明内容】
[0003] 发明目的：针对现有技术的问题，本发明的第一个目的是提供了一种山地自行车 车架用的钛合金。本发明的第二个目的是提供了一种山地自行车车架用的钛合金的制备方 法。
[0004] 技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种山地自行车车架用的钛合 金，所述钛合金主体元素组成为：铬元素0. 2~2. 0%、镁元素0. 6~1. 0%、铁元素为2~3%、硅元 素0. 4~0. 6%、猛元素0. 3~0. 4%、错元素0. 1~0. 2%、余量为钛和不可避免的杂质。
[0005] 其中，上述杂质包括磷元素、硫元素、硒元素。
[0006] 其中，上述磷元素彡0? 1%、硫元素彡0? 1%、硒元素彡0? 1%。
[0007] 其中，上述钛合金主体元素组成为：铬元素1%、镁元素0. 8%、铁元素为2. 5%、硅元 素0. 5%、猛元素0. 35%、错元素0. 15%、余量为钛和不可避免的杂质。
[0008] 上述的山地自行车车架用的钛合金的制备方法，包括以下步骤： 1)分别按重量百分比称取钛合金、铝硅合金、锰铁合金为原料，加入熔炼炉中加热 82(T830°C使得熔炼炉中的材料全部熔化，熔炼时间为疒9h，同时加入除磷剂和脱硫剂除去 硫元素和磷元素； 2)向熔炼炉中通入N2-C12混合气体，在温度为76(T780°C的条件下精炼6~8min，得到 熔液； 3) 将铝合金晶粒细化剂置于结晶器上端的流槽中，将得到的熔液用过滤器过滤后通过 流槽浇注，浇注的同时将铝合金晶粒细化剂以38(T400mm/min的速度插入流槽中，使得铝 合金晶粒细化剂中的元素均匀熔入熔液中； 4) 在铸造温度为76(T780°C、铸造速度为3(T40mm/min的条件下铸造，得到山地自行车 车架用的钛合金。
[0009] 其中，上述步骤1)中的脱硫剂为石灰石和氟化钙组成，其比例为CaO:CaF2为5:3。
[0010] 其中，上述步骤1)中除磷剂包括高锰酸钾24%，硫酸亚铁11%，三氯化铁22%，硫酸 亚锰7%，聚丙烯酰胺2. 5%，碳酸钙1. 2%，聚合氯化铝11. 8%，次氯酸钠10. 2%，硅酸钠5%，活 性氧化铝5. 3%。
[0011] 有益效果：本发明相对于现有技术，具有以下优点：本发明通过选择的钛合金、铝 硅合金、钨铁合金的强度和塑性等综合性能好，使得其得到的钛合金作为山地自行车架的 耐腐性性能高，而且不易变形、承重能力强，抗疲劳能力强，该合金的综合性能强，而且十分 适合作为山地自行车车架的材料，本发明的制备方法中除磷剂和脱硫剂进行除去钛合金中 的杂质，使得钛合金作为山地自行车车架的质量更好，抗疲劳性能更优。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
[0013] 实施例1 一种山地自行车车架用的钛合金，所述钛合金主体元素组成为：铬元素0. 2%、镁元素 0. 6%、铁元素为2%、娃元素0. 4%、猛元素0. 3%、错元素0. 1%、余量为钛和不可避免的杂质。杂 质包括磷元素、硫元素、硒元素。磷元素0. 1%、硫元素0. 1%、硒元素0. 1%。
[0014] 山地自行车车架用的钛合金的制备方法，包括以下步骤： 1)分别按重量百分比称取钛合金、铝硅合金、锰铁合金为原料，加入熔炼炉中加热 820°C使得熔炼炉中的材料全部熔化，熔炼时间为7h，同时加入除磷剂和脱硫剂除去硫元素 和磷元素； 2)向熔炼炉中通入N2-C12混合气体，在温度为760°C的条件下精炼6min，得到熔液； 3) 将铝合金晶粒细化剂置于结晶器上端的流槽中，将得到的熔液用过滤器过滤后通过 流槽浇注，浇注的同时将铝合金晶粒细化剂以380mm/min的速度插入流槽中，使得铝合金 晶粒细化剂中的元素均匀熔入熔液中； 4) 在铸造温度为760°C、铸造速度为30mm/min的条件下铸造，得到山地自行车车架用 的钛合金。
[0015] 步骤1)中的脱硫剂为石灰石和氟化钙组成，其比例为CaO:CaF2为5:3。
[0016] 步骤1)中除磷剂包括高锰酸钾24%，硫酸亚铁11%，三氯化铁22%，硫酸亚锰7%， 聚丙烯酰胺2. 5%，碳酸钙1. 2%，聚合氯化铝11. 8%，次氯酸钠10. 2%，硅酸钠5%，活性氧化铝 5. 3%〇
[0017] 实施例2 一种山地自行车车架用的钛合金，所述钛合金主体元素组成为：铬元素2. 0%、镁元素 1. 〇%、铁元素为3%、娃元素0. 6%、猛元素0. 4%、错元素0. 2%、余量为钛和不可避免的杂质。杂 质包括磷元素、硫元素、硒元素。磷元素< 0. 1%、硫元素< 0. 1%、硒元素< 0. 1%。
[0018] 山地自行车车架用的钛合金的制备方法，包括以下步骤： 1)分别按重量百分比称取钛合金、铝硅合金、锰铁合金为原料，加入熔炼炉中加热 830°C使得熔炼炉中的材料全部熔化，熔炼时间为9h，同时加入除磷剂和脱硫剂除去硫元素 和磷元素； 2)向熔炼炉中通入N2-C12混合气体，在温度为780°C的条件下精炼8min，得到熔液； 3)将铝合金晶粒细化剂置于结晶器上端的流槽中，将得到的熔液用过滤器过滤后通过 流槽浇注，浇注的同时将铝合金晶粒细化剂以400mm/min的速度插入流槽中，使得铝合金 晶粒细化剂中的元素均匀熔入熔液中； 4)在铸造温度为780°C、铸造速度为40mm/min的条件下铸造，得到山地自行车车架用 的钛合金。
[0019] 步骤1)中的脱硫剂为石灰石和氟化钙组成，其比例为CaO:CaF2为5:3。
[0020] 步骤1)中除磷剂包括高锰酸钾24%，硫酸亚铁11%，三氯化铁22%，硫酸亚锰7%， 聚丙烯酰胺2. 5%，碳酸钙1. 2%，聚合氯化铝11. 8%，次氯酸钠10. 2%，硅酸钠5%，活性氧化铝 5. 3%〇
[0021] 实施例3 一种山地自行车车架用的钛合金，所述钛合金主体元素组成为：铬元素1%、镁元素 0. 8%、铁元素为2. 5%、娃元素0. 5%、猛元素0. 35%、错元素0. 15%、余量为钛和不可避免的杂 质。杂质包括磷元素、硫元素、硒元素。磷元素< 〇. 1%、硫元素< 〇. 1%、硒元素< 〇. 1%。
[0022] 山地自行车车架用的钛合金的制备方法，包括以下步骤： 1) 分别按重量百分比称取钛合金、铝硅合金、锰铁合金为原料，加入熔炼炉中加热 825°C使得熔炼炉中的材料全部熔化，熔炼时间为8h，同时加入除磷剂和脱硫剂除去硫元素 和磷元素； 2) 向熔炼炉中通入N2-C12混合气体，在温度为770°C的条件下精炼7min，得到熔液； 3) 将铝合金晶粒细化剂置于结晶器上端的流槽中，将得到的熔液用过滤器过滤后通过 流槽浇注，浇注的同时将铝合金晶粒细化剂以390mm/min的速度插入流槽中，使得铝合金 晶粒细化剂中的元素均匀熔入熔液中； 4) 在铸造温度为770°C、铸造速度为35mm/min的条件下铸造，得到山地自行车车架用 的钛合金。
[0023] 步骤1)中的脱硫剂为石灰石和氟化钙组成，其比例为CaO:CaF2为5:3。
[0024] 步骤1)中除磷剂包括高锰酸钾24%，硫酸亚铁11%，三氯化铁22%，硫酸亚锰7%， 聚丙烯酰胺2. 5%，碳酸钙1. 2%，聚合氯化铝11. 8%，次氯酸钠10. 2%，硅酸钠5%，活性氧化铝 5. 3%〇
[0025] 实验例： 分别按照实施例1~3制备的山地自行车车架用的钛合金与市面上的普通钛合金在测 试温度为i〇〇(Ti2〇(rc下进行耐热性能的测试：硬度、强度、屈服强度。
[0026] 腐蚀性能测试：在室温下采用IN H2S04+1N KSCN溶液及除氧的3. 5%NaCl溶液进 行动电位极化实验。在30%的沸腾醋酸溶液中浸泡5次，每次48小时。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种山地自行车车架用的钛合金，其特征在于，所述钛合金主体元素组成为：铬元 素0. 2~2. 0%、镁元素0. 6~1. 0%、铁元素为2~3%、石圭元素0. 4~0. 6%、猛元素0. 3~0. 4%、错元素 0. 1~0. 2%、余量为钛和不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述的一种山地自行车车架用的钛合金，其特征在于，所述杂质包 括磷元素、硫元素、硒元素。3. 根据权利要求1所述的一种山地自行车车架用的钛合金，其特征在于，所述磷元素 彡0. 1%、硫元素彡0. 1%、硒元素彡0. 1%。4. 根据权利要求1所述的一种山地自行车车架用的钛合金，其特征在于，所述钛合金 主体元素组成为：铬元素1%、镁元素0. 8%、铁元素为2. 5%、娃元素0. 5%、猛元素0. 35%、错元 素0. 15%、余量为钛和不可避免的杂质。5. 权利要求1~4任一项所述的山地自行车车架用的钛合金的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤： 1) 分别按重量百分比称取钛合金、铝硅合金、锰铁合金为原料，加入熔炼炉中加热 82(T830°C使得熔炼炉中的材料全部熔化，熔炼时间为疒9h，同时加入除磷剂和脱硫剂除去 硫元素和磷元素； 2) 向熔炼炉中通入N2-Cl2混合气体，在温度为76(T780°C的条件下精炼6~8min，得到 熔液； 3) 将铝合金晶粒细化剂置于结晶器上端的流槽中，将得到的熔液用过滤器过滤后通过 流槽浇注，浇注的同时将铝合金晶粒细化剂以38(T400mm/min的速度插入流槽中，使得铝 合金晶粒细化剂中的元素均匀熔入熔液中； 4) 在铸造温度为76(T780°C、铸造速度为3(T40mm/min的条件下铸造，得到山地自行车 车架用的钛合金。6. 根据权利要求5所述的山地自行车车架用的钛合金的制备方法，其特征在于，所述 步骤1)中的脱硫剂为石灰石和氟化钙组成，其比例为CaO = CaF2为5:3。7. 根据权利要求5所述的山地自行车车架用的钛合金的制备方法，其特征在于，所述 步骤1)中除磷剂包括高锰酸钾24%，硫酸亚铁11%，三氯化铁22%，硫酸亚锰7%，聚丙烯酰胺 2. 5%，碳酸钙1. 2%，聚合氯化铝11. 8%，次氯酸钠10. 2%，硅酸钠5%，活性氧化铝5. 3%。
【专利摘要】本发明公开一种山地自行车车架用的钛合金，所述钛合金主体元素组成为：铬元素0.2~2.0%、镁元素0.6~1.0%、铁元素为2~3%、硅元素0.4~0.6%、锰元素0.3~0.4%、铝元素0.1~0.2%、余量为钛和不可避免的杂质。本发明还公开一种山地自行车车架用的钛合金的制备方法。通过选择的钛合金、铝硅合金、钨铁合金的强度和塑性等综合性能好，使得其得到的钛合金作为山地自行车架的耐腐性性能高，而且不易变形、承重能力强，抗疲劳能力强，该合金的综合性能强，十分适合作为山地自行车车架的材料，本发明的制备方法中除磷剂和脱硫剂进行除去钛合金中的杂质，使得钛合金作为山地自行车车架的质量更好，抗疲劳性能更优。
【IPC分类】C22C14/00, C22C1/06
【公开号】CN105039780
【申请号】CN201410414415
【发明人】肖建明
【申请人】太仓钧浩自行车科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2014年8月21日