[发明专利]一种低成本钛合金制备方法

权利要求书

1.一种低成本钛合金的制备方法,其特征在于：通过不脱钒、完全脱氧或部分脱氧工艺获得低氧或含氧、含钒精制四氯化钛，以低氧或含氧、含钒精制四氯化钛为原料，制备氧0.06-0.6%、钒0.20%-6.0%海绵钛，以低氧或含氧、含钒低成本海绵钛为原料，熔炼、铸造高品质钛合金铸锭。

2.根据权利要求1，其特征在于：在熔铸α合金、近α合金、α+β合金、β合金、亚稳β合金时，可以选用的原料配料原则如下：

⑴在熔铸航空钛材、耐热合金等特殊用途铸锭时，以含钒海绵钛为原料，含钒海绵钛中钒作为β相稳定剂；当含钒海绵钛钒含量超过目标合金（待熔铸合金）钒含量时，以不含钒海绵钛作为补充原料；当含钒海绵钛钒含量低于目标合金（待熔铸合金）钒含量时，以钛钒中间合金补充钒的不足；以钛铝中间合金，或电解铝作为α相稳定剂；

⑵在熔铸一般用途无铝低钒（钒含量低于2.5%）钛合金铸锭时，以含钒海绵钛为原料，以钛钒中间合金补充钒不足，以不含钒海绵钛作为补充原料；

⑶在利用含氧海绵钛作为原料进行钛合金配料时，以含氧海绵钛中元素氧部分替代合金中α稳定元素铝，确保配制成合金中铝和氧满足：，式中，A为铝摩尔分数，B为氧摩尔分数；

⑷在熔铸一般用途含铝、低钒（钒含量低于2.5%）钛合金铸锭时，以含钒海绵钛为原料，或以含氧、含钒海绵钛为原料，以不含钒海绵钛作为补充原料；含氧海绵钛铝当量不足时，以钛铝中间合金作为α相稳定剂补充不足差额，或以电解铝锭补充铝当量的不足；

⑸在熔铸一般用途无铝中高钒含量（钒含量达到2.5%以上）钛合金铸锭时，以含钒海绵钛为原料，以不含钒海绵钛作为补充原料，以钛钒中间合金补充钒的不足；

⑹熔铸一般用途含铝中高钒含量（钒含量达到2.5%以上）钛合金铸锭时，以含钒海绵钛为原料，以不含钒海绵钛作为补充原料；含氧海绵钛铝当量不足时，以钛铝中间合金作为α相稳定剂补充不足；

⑺在合金性能容许、成本容许情况下，可以以低成本含钒海绵钛中的钒，部分替代钛合金中的镍或钼或铌或钽；铝当量不足时，以电解铝锭或钛铝中间合金作为α相稳定剂补充不足；

⑻在合金性能容许的情况下，可以以低成本含氧含钒海绵钛中氧，部分替代钛合金中锡或锆或铝；氧含量过低出现铝当量不足时，以电解铝锭，或钛铝中间合金作为α相稳定剂补充不足；

⑼同一牌号的钛合金回炉料经过碱洗、酸洗，脱除表面油污、污物，脱除表面氧化层、氮化层后，可以作为原料配入合金中使用。

3.根据权利要求1-2，其特征在于：本方法在熔铸钛合金时，熔铸工艺技术选用原则如下：

⑴以电子束冷床熔炼或等离子体冷床熔炼技术熔铸得到一次铸锭，以真空自耗电弧炉熔铸得到成品铸锭；

⑵以电子束冷床熔炼或者等离子体冷床熔炼技术熔铸得到一次铸锭，以水冷铜坩埚感应熔炼炉熔铸得到成品铸锭；

⑶以电子束冷床熔炼或者等离子体冷床熔炼技术熔铸得到一次铸锭，以水冷铜坩埚感应熔炼炉熔炼得到二次铸锭，以真空自耗电弧炉熔炼得到成品铸锭；

⑷以水冷坩埚真空感应熔炼炉熔铸得到一次铸锭，以电子束冷床熔炼或等离子体冷床熔炼技术得到二次铸锭，以真空自耗电弧炉熔炼得到成品铸锭。

4.根据权利要求3，其特征在于：当熔铸含锡、铝、锰等易烧损元素含量较高的合金时，可采用以下两种熔炼铸造工艺：

工艺一：以水冷坩埚感应熔炼炉熔铸得到一次铸锭，以等离子体冷床技术熔炼二次铸锭；以水冷坩埚真空感应熔炼的低温进行易烧损元素锡、铝、锰的合金化，减少锡、铝、锰烧损；采用等离子体冷床熔炼脱除合金中高/低密度夹杂，利用分压原理脱除合金中气体杂质；

工艺二：以水冷铜坩埚感应熔炼炉熔铸得到一次铸锭，以等离子体冷床熔炼得到二次铸锭，以真空自耗电弧炉熔炼得到三次铸锭；可以减少锡、铝、锰的烧损，有效脱除合金中的高/低密度夹杂，脱除合金中的气体杂质。

5.根据权利要求2-4，其特征在于，采用含氧含钒海绵钛为原料熔铸航空钛材铸锭时，必须有一次熔铸采用电子束或等离子体冷床炉熔炼，通过电子束或等离子体冷床熔炼熔化、溶解合金中高/低密度杂质，不能溶解、熔化的高/低密度杂质，通过浮选、沉降机理脱除；

本发明利用将钒、钛及钒钛合金化三合一工艺制备的含钒的低成本海绵钛为原料，熔铸高品质钛及钛合金，利用资源综合利用带入的氧和贵金属钒进行合金化，极大的降低原料成本，对促进钛合金在工业、农业等民品市场推广应用具有促进作用。