[发明专利]一种MAX相强化的锆钛铝钒合金及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201711335485.X 申请日: 2017-12-14
公开(公告)号: CN108085529B 公开(公告)日: 2019-11-22
发明(设计)人: 张新宇;吴政操;秦家千;马明臻;刘日平 申请(专利权)人: 燕山大学
主分类号: C22C1/10 分类号: C22C1/10;C22C1/02;C22C30/00;C22C16/00;C22C14/00
代理公司: 13116 秦皇岛一诚知识产权事务所(普通合伙) 代理人: 续京沙<国际申请>=<国际公布>=<进入
地址: 066004 河北省*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 质量分数 锆钛基合金 铝钒合金 锆钛 合金力学性能 大型加热炉 等离子放电 电弧熔炼炉 锻造设备 制造周期 组织结构 烧结 配比为 熔炼 加碳 细化 制备 合金
【说明书】:

一种MAX相强化的锆钛铝钒合金,其各种原材料的配比为:锆质量分数为20%‑51%,铝的质量分数为6%,钒的质量分数为4%,MAX相(Ti3AlC2)的质量分数为0.5‑2.0%,剩余的质量分数为钛与不可避免的杂质。本发明主要是以ZrTiAlV系合金为基体,将通过SPS(等离子放电烧结)方法得到的纯Ti3AlC2加入基体中,经非自耗电弧熔炼炉,得到强化的锆钛基合金。本发明能把直接加碳熔炼不易生成的MAX相(Ti3AlC2)均匀分布到锆钛基合金基体中去;利用了MAX相(Ti3AlC2)的组织结构特点添加到锆钛基合金来达到细化组织改善合金力学性能的目的;不需要大型加热炉和锻造设备仅用较短的制造周期就能获得成本低的产品。

技术领域

本发明涉及一种合金材料及其制备方法。

背景技术

锆和钛在元素中期表中属于同一主族,锆合金和钛合金具有很多相似的特性,如强度高、耐蚀性好、耐热性好、生物相容性好等。金属锆具有中子吸收面积小、高耐蚀性和高熔点(1860℃)等特性,使得其在核工业中得到了广泛的应用。钛合金具有高比强度及优异的高温性能等特性,在机械自动化和航空工业中得到了重要应用。随着锆钛合金种类的不断丰富和发展,锆钛合金作为工程结构件材料逐渐得到关注,其在许多方面尤其是在航空航天工业领域中的应用越来越多。

锆钛基合金的铸态组织粗大,为了提高其力学性能,通常是采用锻造手段,工业上一般是经过三次以上的墩拔来细化原始的粗大晶粒,从而达到提高力学性能的目的。但这种方法需要配套大型加热炉和锻造设备,而且锻造温度的控制困难。每次锻造之前,还需要对上一次形成的锻坯进行车削加工或表面打磨以去除表面的氧化层,这些附加的工艺过程都会导致锆钛基合金的制造周期和成本增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不需要大型加热炉和锻造设备并用较短的制造周期就能获得成本低的MAX相(Ti3AlC2)强化的锆钛铝钒合金及其制备方法。本发明主要是以ZrTiAlV系合金为基体,将通过SPS(等离子放电烧结)方法得到的纯Ti3AlC2加入基体中,经非自耗电弧熔炼炉,得到强化的锆钛基合金。

1、本发明的MAX相强化的锆钛铝钒合金的原材料的配比为:锆质量分数为20%-51%,铝的质量分数为6%,钒的质量分数为4%,MAX相(Ti3AlC2)的质量分数为0.5-2.0%,剩余的质量分数为钛与不可避免的杂质。

2、上述MAX相强化的锆钛铝钒合金制备方法:

(1)备料:MAX相(Ti3AlC2)采用SPS(等离子放电烧结)得到纯的Ti3AlC2,捣碎,与锆钛铝钒(ZrTiAlV)合金系分别置于无水乙醇中,用超声波震荡清洗干净,烘干后按配比称量;

(2)铸锭:将步骤(1)中所述的原材料放入真空非自耗熔炼炉中熔炼8遍,熔炼时真空度为2.0×10-2Pa,熔炼电流保持在300A,每次每个样品熔炼时间为2min,每次熔炼完成之后,等待铸锭高温的红热色退去,再进行下一次的熔炼,以保证得到成分均匀的锆钛合金铸锭;

本发明与现有技术相比具有如下优点:

1、能把直接加碳熔炼不易生成的MAX相(Ti3AlC2)均匀分布到锆钛基合金基体中去。

2、利用了MAX相(Ti3AlC2)的组织结构特点添加到锆钛基合金来达到细化组织改善合金力学性能的目的。

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