[发明专利]一种低氧铝钼钨钛中间合金及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料技术领域，提供了一种低氧铝钼钨钛中间合金及其制备方法。本发明提供的低氧铝钼钨钛中间合金包括Al25.5～30.5％，Mo38.5～43.5％，W21.5～26.5％，O≤0.03％，余量为Ti以及不可避免的杂质。本发明提供的铝钼钨钛中间合金的Mo、W元素比例与TC25钛合金一致，熔炼TC25钛合金时Mo与W元素只需通过本发明的中间合金引入即可，避免了传统冶炼过程Mo和W分别加入导致的元素偏析、低熔点元素烧损等问题。本发明通过精选原料+氢化脱氧+真空熔炼的工艺结合，使中间合金氧含量保持在超低水平，降低氧对钛合金的塑性、可加工性的影响，进一步拓宽TC25钛合金应用范围。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种低氧铝钼钨钛中间合金及其制备方法。

背景技术

TC25(Ti-6.5Al-2Mo-1Zr-1Sn-1W-0.2Si，俄牌号是BT25)钛合金是20世纪70年代初研制的一种热强钛合金，属于Ti-Al-Zr-Sn-Mo-W-Si系的变形马氏体型α+β两相钛合金。合金中含有钼、钨等高熔点的元素，热强性、耐热性很好。在500℃下使用寿命可达6000h，550℃下其使用寿命可达3000h。因此，该合金主要被用于制造500～550℃工作温度下长时间工作的航空发动机高压压气机零件。

目前，TC25钛合金主要以钼铝合金、铝锆合金、铝锡合金、海绵钛、钨粉和铝豆为原料，进行多次真空自耗熔炼制备，其中Mo(2620℃，10.2g/cm³)及W(3410℃，19.35g/cm³)元素与合金中其他元素Ti、Al等具有较大熔点、密度差异，在熔炼过程中极易出现偏析、元素分布不均、低熔点元素挥发等问题，导致钛合金成品率低下。

现阶段，中间合金主要通过炉外铝热法和两步法两种方式制备，但两种方法制备的中间合金均存在氧含量高的问题，而氧作为钛合金的主要间隙原子，若不严格控制将使钛合金的塑韧性剧烈降低。目前，由于受到国外技术封锁，国内仍未见可有效降低中间合金中的氧含量的方法报道，这也是国内中间合金很少能满足高端航空航天级应用的主要技术难题。

综上所述，如何开发出更满足TC25钛合金熔炼需求的中间合金，降低中间合金的氧含量是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低氧铝钼钨钛中间合金及其制备方法。本发明提供的铝钼钨钛中间合金的氧含量为0.03％以下，能够满足TC25钛合金的熔炼需求，解决了现有技术中钛合金熔炼过程中仍存在的偏析、成分不均及氧含量高等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种低氧铝钼钨钛中间合金，包括以下质量分数的化学成分：Al25.5～30.5％，Mo38.5～43.5％，W 21.5～26.5％，O≤0.03％，余量为Ti以及不可避免的杂质。

优选的，所述不可避免杂质包括：N≤0.03％，H≤0.005％，C≤0.05％，Si≤0.15％，S≤0.01％，Fe≤0.015％。

优选的，所述低氧铝钼钨钛中间合金的熔点为1635～1705℃，密度为4.9～6.1g/cm³。

本发明还提供了上述方案所述低氧铝钼钨钛中间合金的制备方法，包括以下步骤：

将制备低氧铝钼钨钛中间合金的原料氢化后进行高能球磨，将球磨后的原料依次进行脱氢、真空熔炼、精炼和浇注，得到低氧铝钼钨钛中间合金；所述制备低氧铝钼钨钛中间合金的原料包括Mo80Al合金颗粒、W粉、Al粉和海绵Ti。

优选的，所述海绵Ti的含氧量≤0.08wt％，W粉和Al粉的含氧量独立地≤0.06wt％，Mo80Al合金颗粒的含氧量≤0.1wt％；

所述Mo80Al合金颗粒、W粉和海绵Ti在进行氢化前，还包括先进行真空干燥；