[发明专利]一种Al-Mo-W-Ti四元合金

说明书

技术领域

本发明涉及钛合金生产的原材料，尤其是指专用于生产TC25钛合金的合金原材料的一种Al-Mo-W-Ti四元合金。 

背景技术

钛合金是一种新型的金属材料，含85％～90％以上钛，其余为铝Al、钼Mo、钒V、硅Si、锆Zr、铁Fe、锡Sn等合金元素，它具有比重轻(约4.5g/cm²，钢铁为7.8g/cm²)、耐腐蚀、使用温度高(目前最高可达到700℃多)、强度高、塑性好等许多优点，广泛地应用于航空、航天、海洋、建筑、汽车、高尔夫球头等重要部件、高档民用产品。 

钛合金的基本生产工艺流程如下：(1)钛电极制备：将合金原材料(铝Al、钼Mo、钒V、硅Si、锆Zr、铁Fe、锡Sn、钨W等单元或双元合金)，以一定的形式、一定的比例与海绵钛(合金原材料)混合均匀(保证钛电极的成分均匀)后，按一定的方法压制成所需的钛电极形状。(2)熔炼：钛合金一般采用真空自耗熔炼(国外先进国家也有采用电子束或等离子冷床熔炼方法)，若干次真空自耗成φ580或以上的成品锭。(3)成材：成品锭自由锻造(先在锻压机上进行锻造成大规格棒材或方坯，供下一步的锻造或轧制。)后，采用轧制(将大规格棒材进一步轧制成小规格的棒材，一般指φ100mm以下的成品棒材)或模锻(将棒材或方坯锻成模锻件)的压力加工方法，生产出钛合金的成品。 

TC25钛合金是仿俄罗斯的BT25钛合金，名义成分为Ti-6Al-2Mo-2Zr-1Sn-1W。其化学成分的国家标准(GB2965)见表1： 

表1TC25钛合金的化学成分 

Ti-Al-Mo-Zr-Sn-W系的TC25属于马氏体型的α+β两相钛合金，作为合金元素选用了W、Mo，它们都提高了钛合金的热强性和耐热性，因而也提高了合金的工作寿命。和一般的钛合金相比，TC25具有较高的使用温度和高温强度，可以应用在550℃的使用环境。 

目前，TC25钛合金(TC25钛合金的合金原材料是海绵钛、Al-Mo合金或金属Mo、Al-W或金属W、Ti-Sn、Al丝和海绵锆)生产过程中，W、Mo元素的加入方法一般采用Al-Mo合金或金属Mo、Al-W或金属W(起强化高温性能作用的W、Mo元素是TC25钛合金中不可缺少的合金元素。)，由于它们的熔点太高(该2个合金元素的熔点很高，均在2500℃以上)，炼钢时熔池的温度不能将其充分熔化(熔池的温度一般在1500℃～2000℃)，容易产生W、Mo元素的高熔点金属夹杂(这在技术标准中是绝对不允许存在的)，最终以高密度夹杂的形式残留在产品中，造成产品的报废，影响产品的质量稳定。 

因此，解决W、Mo元素的充分熔化(TC25中高熔点W、Mo的偏析)，是保证产品质量的首要问题，对稳定和优化TC25钛合金产品非常重要。 

发明内容

本发明的目的开发一种用于钛合金生产的原材料的Al-Mo-W-Ti四元合金，可以解决TC25中高熔点合金W和Mo的夹杂和成分偏析，有效避免TC25钛合金中由于金属夹杂引起的零件失效问题。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是， 

用于钛合金生产的原材料的Al-Mo-W-Ti四元合金，其成分质量百分比为：W 10～15％、Mo 20～30％、Al 45～60％、Ti 5％-15％，余量为不可避免的杂质如C、Fe等。 

优选地，其Al-Mo-W-Ti四元合金成分质量百分比：W 12～14％，Mo24～28％，Al 48～58％，Ti 6～10％。 

用于TC25钛合金生产的Al-Mo-W-Ti四元合金，该四元合金作为合金原材料，代替原来的“50％Al-50％Mo合金(或金属Mo)、50％Al-50％W(或金属W)”双元(或单元)合金，用于钛电极制备； 

本发明四元合金是根据TC25钛合金成分含有W(含量约1％)、Mo元素(含量约2％)的特点，并结合Al(含量约6.0％)的特点，改变原来以高熔点(纯金属W、Mo或二元合金)的原材料形式；该四元合金的优点是熔点低(＜1500℃，低于炼钢时的熔池温度)；避免高熔点元素W、Mo偏析；稳定和优化TC25钛合金产品质量。 

本发明控制高熔点W、Mo的含量，增加Al、Ti，从而降低四元合金的熔点。