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文檔簡介
1、TC4合金是目前用途最廣的典型α+β型鈦合金,其使用量占全部鈦合金的75%~85%,西北有色金屬研究院研制近α型Ti8LC(Ti-6Al-1.7Fe-Mo)和近β型Ti12LC(Ti-4.5Al-1.5Fe-6.8Mo)低成本鈦合金,這兩種合金采用廉價的鐵元素代替較昂貴的合金元素釩,使合金制備價格降低,同時室溫拉伸性能均優(yōu)于TC4,因此這兩種新型鈦合金將有巨大的應用潛力。Ti8LC和Ti12LC合金的常規(guī)制備工藝是采用Al-Mo合金、F
2、e-Mo合金和海綿鈦混合壓制電極后,再經(jīng)真空電弧熔煉法獲得,其中海綿鈦使用Kroll法制備,該方法具有工藝復雜、無法連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)效率低、成本高、環(huán)境污染大等缺點,導致海綿鈦的生產(chǎn)成本高,Al-Mo合金和Fe-Mo合金是分別采用金屬對摻法制備,因此造成Ti8LC和Ti12LC合金的制備工藝復雜,同時由于合金元素的平衡蒸汽壓相差很大,導致合金元素易揮發(fā)而損失,影響鈦合金的計量配比,這些原因都導致了Ti8LC和Ti12LC合金的生產(chǎn)成本高。
3、熔鹽電解法制備Ti8LC和Ti12LC合金,是采用MoO2、Al2O3、Fe2O3和TiO2為原料按一定配比混合、壓制、燒結(jié)制備陰極、然后高溫熔鹽電解獲得,該方法工藝簡單、成本低,且由于氧化物是固相脫氧,因此電解過程中不易損失合金元素。
本文采用熔鹽電解法制備這兩種低成本鈦合金,并研究其電解過程,為熔鹽電解法制備這兩種低成本鈦合金提供理論依據(jù)。主要研究成果如下:
1、采用氧化物陰極在不摻雜CaO和摻雜18wt%CaO
4、的條件下電解制備出了Ti12LC合金,并對其脫氧反應過程進行研究。
不摻雜CaO的陰極反應過程主要是:首先陰極脫氧后生成CaTiO3、鈦的低價氧化物Ti6O、Ti2O和Ca2Al2O5;其次隨脫氧時間的進行鈦的低價氧化物含量逐步增加,再其次出現(xiàn)金屬鉬;然后隨脫氧的繼續(xù)出現(xiàn)Ti12LC合金相,電解8h后產(chǎn)物主要為Ti12LC合金相和少量CaTiO3和Ti6O相,此時樣品氧含量為25.74wt%。
摻雜18wt%CaO后
5、的陰極反應過程主要是:首先陰極脫氧后生成CaTiO3、Mo、CaCO3、鈦的低價氧化物Ti2O、Ca2Fe2O5、Ca2Fe7O1和Ca3Al2O6;其次隨脫氧時間的進行鈦的低價氧化物含量逐步增加并有α-Ti生成,再其次出現(xiàn)β-Ti和TiO,然后隨脫氧的繼續(xù)開始出現(xiàn)Ti12LC合金相,電解8h后產(chǎn)物全部為Ti12LC的合金相,此時陰極氧含量為11.50wt%。摻雜CaO的陰極電脫氧速度明顯快于不摻雜CaO陰極的電脫氧速度。
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