一種鋁鎢鈮三元素中間合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及中間合金，尤其是指一種鋁鎢鈮三元素中間合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在金屬間化合物方面，國(guó)內(nèi)、外研究者大力推進(jìn)一種高Nb含量高溫鈦鋁合金的成分、組織、性能、制備工藝和應(yīng)用技術(shù)研究與常規(guī)鈦鋁合金相比，其使用溫度提高60?100°C、強(qiáng)度高300?500MPa。其強(qiáng)度指標(biāo)與渦輪盤用普通變形鎳基高溫合金相近，而比重約為其一半。其抗氧化性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通鈦鋁合金，與抗氧化性最好的鎳基高溫合金相近。
[0003]此類金屬間化合物突出高Nb低Al，基本成分特征是:按照重量百分比計(jì)，Nb:10.55?30wt% ；A1:28.33?30wt% ；ff:0.87?8.65wt%，余量Ti。合金中大量加入高熔點(diǎn)Nb元素，是通過(guò)提高合金熔點(diǎn)，降低擴(kuò)算和層錯(cuò)能，竟而提高蠕變性能，促進(jìn)孿生變形，提高高溫組織穩(wěn)定性，以達(dá)到提高使用溫度的目的；合金中加入一定量的W元素，提高合金的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，能使室溫強(qiáng)度更高且有一定的塑形。
[0004]但合金中T1、Al、Nb、W元素的熔點(diǎn)相差懸殊，密度差別也較大，Ti為1669°C、A1熔點(diǎn)為660°C、Nb為2467°C、W:3370°C，若同時(shí)以純料形式混合，Al元素將大量燒損；Nb、W元素與基體偏差較大，為β相穩(wěn)定元素，實(shí)際為非平衡凝固，Nb、W擴(kuò)散慢，β相不能完全通過(guò)固態(tài)相變生成α相，殘留于晶界，熔煉時(shí)溶解不充分將產(chǎn)生嚴(yán)重的偏析現(xiàn)象。
[0005]通常情況下，通過(guò)相關(guān)元素的中間合金代替純金屬原料是解決熔煉偏析的首要途徑，現(xiàn)有熔煉選料設(shè)計(jì)時(shí)Nb元素通過(guò)Al-Nb中間合金方式加入，專利號(hào)為200310119078.7介紹了一種鋁鈦鈮中間合金及其制備方法，專利號(hào)為200310119076.8介紹了一種鋁鈮中間合金及其制備方法；Β元素以Al-T1-B中間合金方式加入，專利號(hào)為200310119083.8公開了一種鋁鈦硼中間合金及其制備方法。而W元素采用純鎢粉直接加入，尚無(wú)相關(guān)專利介紹加入關(guān)于W的中間合金以用于TiAl金屬間化合物的鑄錠冶煉中，而W粉屬于高熔點(diǎn)難溶金屬，將增加了 W元素冶煉時(shí)難熔易偏析的比例，且對(duì)于企業(yè)大錠型批量生產(chǎn)而言純鎢粉的制備和存儲(chǔ)成本較高，為此需要設(shè)計(jì)通過(guò)添加W的中間合金代替純鎢粉來(lái)緩解元素的偏析問(wèn)題，獲得成分及其均勻性可控的高熔點(diǎn)高合金含量鈦鋁金屬間化合物鑄錠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種鋁鎢鈮三元素中間合金及其制備方法，適用于多元素高含量鈦合金的制備，可有效地降低鑄錠熔煉過(guò)程中高熔點(diǎn)元素W、Nb形成高密度夾雜偏析缺陷的概率，保證鈦鋁金屬間化合物鑄錠的成分均勻性。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一方面，一種鋁鎢鈮三元素中間合金，該鋁鎢鈮三元素中間合金的成分包含25?40wt%的W、20?35wt%的Nb、0?0.3wt%的微量元素，余量為Al。
[0009]另一方面，一種鋁鎢鈮三元素中間合金的制備方法，包括以下步驟:
[0010]A.以 Al、W03、Nb205 為原料，按 50 ?90wt%:30 ?55wt%:25 ?55wt% 進(jìn)行混合后，通過(guò)招熱反應(yīng)得到招鶴銀三元素中間合金鑄錠；
[0011]B.將上述中間合金鑄錠經(jīng)精整、破碎、精選工序制成0.25?6mm顆粒度的中間合金產(chǎn)品，其成分包含25?40wt%的W、20?35wt%的Nb、0?0.3wt%的微量元素，余量為Al。
[0012]第三方面，一種高Nb-TiAl金屬間化合物鑄錠的冶煉方法，包括以下步驟:
[0013]A.將成分包含25?40wt%的W、20?35wt%的Nb、0?0.3wt%的微量元素，余量為Al，且顆粒度為0.25?6mm的鋁鎢鈮三元素中間合金產(chǎn)品與海綿鈦、Al-Nb、Al_Ti_B、Al絲中間合金原料，按照2?5wt%:45?55wt%:20?30wt%:4?6wt%:15?18wt%進(jìn)行混拌均勻后，經(jīng)過(guò)攪拌、模具布料和擠壓制成等離子冷床爐用高Nb-TiAl金屬間化合物電極；
[0014]B.通過(guò)一次等離子冷床爐熔煉后得到鈦鋁金屬間化合物鑄錠。
[0015]采用上述技術(shù)方案中的鋁鎢鈮三元素中間合金及制備方法，與現(xiàn)有的原料采用金屬W、Nb單質(zhì)直接加入方式相比，本發(fā)明所采用的中間合金熔點(diǎn)約1500?1600°C，近似于海綿鈦的熔點(diǎn)(1670°C)，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬單質(zhì)Nb (2467°C)和W (3370°C )的熔點(diǎn)，在金屬間化合物熔煉過(guò)程中避免了由于金屬單質(zhì)熔點(diǎn)不一致導(dǎo)致的熔煉電流不穩(wěn)定現(xiàn)象，提高了熔煉過(guò)程的穩(wěn)定性并有效地降低高熔點(diǎn)難熔元素Nb、W形成嚴(yán)重高密度夾雜偏析缺陷的概率，因此該中間合金的發(fā)明及其應(yīng)用，保證了高熔點(diǎn)難熔元素鈦鋁金屬間化合物的成分及其均勻性。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例所制備的高Nb-TiAl金屬間化合物鑄錠的測(cè)試化學(xué)成分表。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0018]本發(fā)明的一種鋁鎢鈮三元素中間合金，該鋁鎢鈮三元素中間合金的成分包含25?40wt%的W、20?35wt%的Nb、0?0.3wt%的微量元素，余量為Al。
[0019]上述鋁鎢鈮三元素中間合金的制備方法，包括以下步驟:
[0020]A.以 Al、W03、Nb205 為原料，按 50 ?90wt%:30 ?55wt%:25 ?55wt% 進(jìn)行混合后，通過(guò)招熱反應(yīng)得到招鶴銀三元素中間合金鑄錠；
[0021]B.將上述中間合金鑄錠經(jīng)精整、破碎、精選工序制成0.25?6mm顆粒度的中間合金產(chǎn)品，其成分包含25?40wt%的W、20?35wt%的Nb、0?0.3wt%的微量元素，余量為Al。
[0022]而采用本發(fā)明中間合金產(chǎn)品用于高Nb-TiAl金屬間化合物鑄錠的冶煉方法，包括以下步驟:
[0023]A.將成分包含25?40wt%的W、20?35wt%的Nb、0?0.3wt%的微量元素，余量為Al，且顆粒度為0.25?6mm的鋁鎢鈮三元素中間合金產(chǎn)品與海綿鈦、Al-Nb、Al_Ti_B、Al絲中間合金原料，按照2?5wt%:45?55wt%:20?30wt%:4?6wt%:15?18wt%進(jìn)行混拌均勻后，經(jīng)過(guò)攪拌、模具布料和擠壓制成等離子冷床爐用高Nb-TiAl金屬間化合物電極；
[0024]B.通過(guò)一次等離子冷床爐熔煉后得到鈦鋁金屬間化合物鑄錠。
[0025]下面通過(guò)具體舉例再次進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0026]實(shí)施例1
[0027]高Nb-TiAl 合金:
[0028]標(biāo)準(zhǔn)名義成分為T1-28.56A1-18.575Nb_0.87W-0.