CN110872661A - 一种耐高温的钛合金板及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温的钛合金板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温的钛合金板及其制备方法，所述钛合金板由以下原料按重量百分含量组成：硅2.1~3.5%，锡1.2~1.7%，铅1.2~1.5%，铬0.2~0.4%，铂0.1~0.3%，碳0.1~0.2%，其余为钛。其制备方法包括熔炼铸锭，热轧成坯，热处理，酸洗处理，活化处理，冷轧成板六个步骤。该钛合金板具有良好的热稳定性，其制备方法简单易行，经处理后的板材热稳定性能和强度更加突出，适于推广。

Description

一种耐高温的钛合金板及其制备方法
技术领域
本发明属于钛合金板制备领域，具体涉及一种耐高温的钛合金板及其制备方法。
背景技术
钛合金板材因其质量轻、比强度高、耐腐蚀性能好等优点，被广泛地应用于石油开采、化工、航天航空、船舶制造、汽车工业等领域。但现有的高温钛合金板的热稳定性能往往不够理想，尽管钛合金的使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度，在450~500 ℃的温度下能长期工作，在150~500 ℃范围内仍有很高的比强度。但温度一旦高于800 ℃，现有的钛合金板材的热稳定性就会大大降低，严重的甚至会引发安全事故。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种耐高温的钛合金板及其制备方法，该钛合金板具有良好的热稳定性，其制备方法简单易行，经处理后的板材热稳定性能和强度更加突出，适于推广。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种耐高温的钛合金板，所述钛合金板由以下原料按重量百分含量组成：硅2.1~3.5%，锡1.2~1.7 %，铅1.2~1.5 %，铬0.2~0.4 %，铂0.1~0.3 %，碳0.1~0.2 %，其余为钛。
一种耐高温的钛合金板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空加热混合，再充入惰性气体，维持温度和压强，熔炼后铸成钛合金锭；
步骤2）将步骤1）制得的钛合金锭热轧成钛合金板坯；
步骤3）对步骤2）所述钛合金板坯进行热处理；
步骤4）对经步骤3）处理的钛合金板坯进行酸洗去除表面的氧化膜；
步骤5）对经步骤4）处理的钛合金板坯表面进行活化处理；
步骤6）对经步骤5）处理的钛合金板坯进行冷轧，即制得所述耐高温的钛合金板。
进一步地，步骤1）所述抽真空加热的温度为1400~1800 ℃。
进一步地，步骤1）所述惰性气体为氩气，所述压强为1.0×10-2 Pa。
进一步地，步骤3）所述热处理过程为：将钛合金板坯放入箱式电阻炉中，炉温升至1200±50 ℃，保温3~4 h，炉冷至700±10 ℃出炉。
进一步地，步骤4）所述酸洗的酸洗液体积配比为H2SO4:HNO3:H2O=4~8：3~6：86~93，酸洗温度为60~80 ℃。
进一步地，步骤5）所述活化处理过程为：将活化液放入超声处理装置中，调整超声频率30~45 KHz，功率100~200 W，温度30~40 ℃，再将钛合金板坯浸没于活化液中，处理5~10 min。
进一步地，所述活化液的体积配比为HCl:CuSO4·5H2O:H2O=5~8：8~15：77~87。
本发明的有益效果如下：
本发明的钛合金板，通过优化钛合金原料的成分和配比，有效提高了板材的热稳定性能，其中Cr、Pt等金属原料的添加，使得合金的除了突出的热稳定性外，还可以在高温环境中保持较高的强度，大大提高了钛合金板的综合性能。其制备方法采用对钛合金板坯表面进行氧化，使钛合金板坯的表面生成一层均匀、致密的氧化钛膜层，从而使得钛合金板坯表面致密的氧化层与钛合金板材结合强度高、结合紧密，同时提高了热稳定性能和强度，与材料的选用相辅相成，适于推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1
一种耐高温的钛合金板，由以下原料按重量百分含量组成：硅2.1 %，锡1.2 %，铅1.5%，铬0.4 %，铂0.1 %，碳0.2 %，钛94.5 %。
其制备工艺包括以下步骤：
（1）将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空至真空度为1.0×10-2 Pa，加热至1400 ℃，熔化混合后再充入惰性气体Ar，维持温度和压强，熔炼后铸成钛合金锭；
（2）将所述钛合金锭750 ℃热轧成钛合金板坯；
（3）热处理：将所述钛合金板坯放入箱式电阻炉中，炉温升至1200±50 ℃，保温3 h，炉冷至700±10 ℃出炉；
（4）将经热处理的钛合金板坯浸渍于酸洗液（H2SO4:HNO3:H2O=4：3：93）中进行酸洗，酸洗温度为60 ℃，去除板坯表面的氧化膜；
（5）活化处理：将活化液（HCl:CuSO4·5H2O:H2O=5：8：87）放入超声处理装置中，调整超声频率30 KHz，功率100 W，温度30 ℃，再将经步骤（4）处理的钛合金板坯浸没于活化液中，处理10 min；
（6）对经步骤（5）处理的钛合金板坯进行冷轧，即制得所述耐高温的钛合金板。
实施例2
一种耐高温的钛合金板，由以下原料按重量百分含量组成：硅3.5 %，锡1.7 %，铅1.2%，铬0.2 %，铂0.3 %，碳0.1 %，钛93.0 %。
其制备工艺包括以下步骤：
（1）将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空至真空度为1.0×10-2 Pa，加热至1800 ℃，熔化混合后再充入惰性气体Ar，维持温度和压强，熔炼后铸成钛合金锭；
（2）将所述钛合金锭750 ℃热轧成钛合金板坯；
（3）热处理：将所述钛合金板坯放入箱式电阻炉中，炉温升至1200±50 ℃，保温4 h，炉冷至700±10 ℃出炉；
（4）将经热处理的钛合金板坯浸渍于酸洗液（H2SO4:HNO3:H2O=8：6：86）中进行酸洗，酸洗温度为80 ℃，去除板坯表面的氧化膜；
（5）活化处理：将活化液（HCl:CuSO4·5H2O:H2O=8：15：77）放入超声处理装置中，调整超声频率45 KHz，功率200 W，温度40 ℃，再将经步骤（4）处理的钛合金板坯浸没于活化液中，处理5 min；
（6）对经步骤（5）处理的钛合金板坯进行冷轧，即制得所述耐高温的钛合金板。
实施例3
一种耐高温的钛合金板，由以下原料按重量百分含量组成：硅2.8 %，锡1.4 %，铅1.3%，铬0.3 %，铂0.2 %，碳0.1 %，钛93.9 %。
其制备工艺包括以下步骤：
（1）将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空至真空度为1.0×10-2 Pa，加热至1600 ℃，熔化混合后再充入惰性气体Ar，维持温度和压强，熔炼后铸成钛合金锭；
（2）将所述钛合金锭750 ℃热轧成钛合金板坯；
（3）热处理：将所述钛合金板坯放入箱式电阻炉中，炉温升至1200±50 ℃，保温3.5 h，炉冷至700±10 ℃出炉；
（4）将经热处理的钛合金板坯浸渍于酸洗液（H2SO4:HNO3:H2O=5：5：90）中进行酸洗，酸洗温度为70 ℃，去除板坯表面的氧化膜；
（5）活化处理：将活化液（HCl:CuSO4·5H2O:H2O=7：11：82）放入超声处理装置中，调整超声频率40 KHz，功率150 W，温度35 ℃，再将经步骤（4）处理的钛合金板坯浸没于活化液中，处理8 min；
（6）对经步骤（5）处理的钛合金板坯进行冷轧，即制得所述耐高温的钛合金板。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种耐高温的钛合金板，其特征在于，所述钛合金板由以下原料按重量百分含量组成：硅2.1~3.5 %，锡1.2~1.7 %，铅1.2~1.5 %，铬0.2~0.4 %，铂0.1~0.3 %，碳0.1~0.2 %，其余为钛。
2.权利要求1所述的一种耐高温的钛合金板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空加热混合，再充入惰性气体，维持温度和压强，熔炼后铸成钛合金锭；
步骤2）将步骤1）制得的钛合金锭热轧成钛合金板坯；
步骤3）对步骤2）所述钛合金板坯进行热处理；
步骤4）对经步骤3）处理的钛合金板坯进行酸洗去除表面的氧化膜；
步骤5）对经步骤4）处理的钛合金板坯表面进行活化处理；
步骤6）对经步骤5）处理的钛合金板坯进行冷轧，即制得所述耐高温的钛合金板。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温的钛合金板的制备方法，其特征在于，步骤1）所述抽真空加热的温度为1400~1800 ℃。
4.根据权利要求2所述的一种耐高温的钛合金板的制备方法，其特征在于，步骤1）所述惰性气体为氩气，所述压强为1.0×10-2 Pa。
5.根据权利要求2所述的一种耐高温的钛合金板的制备方法，其特征在于，步骤3）所述热处理过程为：将钛合金板坯放入箱式电阻炉中，炉温升至1200±50 ℃，保温3~4 h，炉冷至700±10 ℃出炉。
6.根据权利要求2所述的一种耐高温的钛合金板的制备方法，其特征在于，步骤4）所述酸洗的酸洗液体积配比为H2SO4:HNO3:H2O=4~8：3~6：86~93，酸洗温度为60~80 ℃。
7.根据权利要求2所述的一种耐高温的钛合金板的制备方法，其特征在于，步骤5）所述活化处理过程为：将活化液放入超声处理装置中，调整超声频率30~45 KHz，功率100~200W，温度30~40 ℃，再将钛合金板坯浸没于活化液中，处理5~10 min。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温的钛合金板的制备方法，其特征在于，所述活化液的体积配比为HCl:CuSO4·5H2O:H2O=5~8：8~15：77~87。
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