專利名稱：一種用于制作刀具的鈦合金及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鈦合金及制備方法，特別涉及一種用于制作刀具的鈦合金及制備方法。
背景技術：
目前，在一些行業中，特別是在軍工行業中，基本上都要使用鈦合金進行刀具的制作，但是，現有的鈦合金所制作刀具的硬度HRC值普遍小于46，一些作業中所用刀具的硬度HRC值要大于50才能滿足要求，這樣在一些環境中(如在進行潛水等相關作業過程中)現有的鈦合金所制作出的刀具就滿足不了要求，為了保證軍工等相關行業所用刀具的硬度，現急需開發出一種用于刀具制作的鈦合金。

發明內容
本發明的目的是為了解決使用現有的鈦合金所制作刀具的硬度滿足不了要求的問題而提供的一種用于制作刀具的鈦合金及制備方法。本發明所述的用于制作刀具的鈦合金是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、O和Si組成，各種成分的重量百分比為 Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff 1% ；Zr 1% ；0
0.2% ；Si 0. 2%。上述用于制作刀具的鈦合金制備方法如下所述第一步、混合按重量百分比取Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff1% ；Zr 1% ；0 0. 2% ；Si 0. 2%，把各種材料放入布料機內進行充分的混合，Ti顆粒的粒度為
O.83—25. 4mm ；第二步、電極制作把第一步中混合好的合金放入到2500噸立式油壓機磨具內進行擠壓，每節電極的重量為45Kg ；第三步、真空爐內進行熔煉把第二步中制作好的電極放入到真空爐中進行熔煉，在真空爐中要進行三次熔煉，具體熔煉過程如下所述一次熔煉使用氬弧焊機把第二步中制作好的八節電極進行焊接在一起后，放入到真空爐內，真空爐內的真空值達到標準后開始熔煉，熔煉時真空爐內的電流為6000A，熔煉溫度為1600-1700°C，熔煉時間為2-2. 5h，熔煉完成后，往真空爐內充氬氣進行降溫，爐內溫度降到200-300°C時所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進行打磨處理；二次熔煉使用氬弧焊機把一次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進行焊接在一起后，放入到真空爐內，真空爐內的真空值達到標準后開始熔煉，熔煉時真空爐內的電流為8200A,熔煉溫度為1700-1800°C，熔煉時間為3_4h，熔煉完成后，往真空爐內充氬氣進行降溫，爐內溫度降到200-300°C時所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進行打磨處理；三次熔煉使用氬弧焊機把二次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進行焊接在一起后，放入到真空爐內，真空爐內的真空值達到標準后開始熔煉，熔煉時真空爐內的電流為10000-12000A，熔煉溫度為1800-1950°C，熔煉時間為4. 5_5h，熔煉完成后，往真空爐內充氬氣進行降溫，爐內溫度降到200°C時所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進行打磨處理，并且取樣進行化學分析，經過檢測把達到設計標準的鈦合金再進行探傷處理；第四步、開坯把第三步中經過真空爐熔煉后的經過檢測合格并被處理好的鈦合金錠加熱到1200°C后鍛成毛板坯，使用車床和刨床銑掉毛板坯表面的氧化層和吸氣層后使用砂輪進行表面的修理；第五步、軋制開坯后處理好的鈦合金要經過初軋、精軋、退火處理和冷軋的過程，具體過程如下所述初軋把第四步中表面處理好的板坯放入到1600噸的熱軋機內進行初軋，初軋的溫度為1000°c，軋制好后進行中斷及處理；精軋把經過初軋處理好的板條再進行第二次精軋，精軋時的溫度為930°C ；退火處理把精軋好的板條進行退火處理，退火溫度為850°C，表面要去掉氧化皮 或進行酸堿洗；冷軋把退火處理后的板條放到1500噸四輥式冷軋機上進行冷軋后進行剪切包裝。采用上述方法制備的鈦合金在制作刀具時還要進行形變熱處理和固溶時效處理，具體如下所述形變熱處理板材冷軋制后下料直接進行多級時效處理，利用在冷軋制時內部形成高密度位錯、高密度缺陷、高的內能來進行多級時效進行強化。多級時效工藝是把板材加熱到380°C后保持lh，然后進行自然冷卻后再把板材加熱到430°C保持2h，在進行自然冷卻后把板材加熱到460°C保持5h后進行自然冷卻，這是利用軋制工藝細化了組織及軋制后板材處理狀態，再投入電能調整組織變化，這種變化達到人們需要的組織狀態，具有均勻細化組織狀態才能達到高硬度刀具的要求，即刀中透出刀刃的鋒利。另外，本合金添加了金屬元素W，和雜質元素的氧，1%W可大大助推時效的強化(硬化)作用，而雜質元素氧此時不是有害的元素，而是時效過程中的內動力，達到高的時效響應速率，能極大地提高板材的HRC值，氧又能加快硬化進程，大大節約電能。固溶時效處理在進行固溶處理前，先測定板材的相變點后再進行固溶處理。在相變溫度以上40-50°C，以每分鐘升溫速度高達100-200°C /分鐘(加熱快速升溫)，保溫3_6分鐘后，立即淬入強對流水中，在板材的內部組織形成高空位密度為時效形核打下組織條件。多級時效處理把板材加熱到380°C保持I. 5h,板材進行自然冷卻后再加熱到430°C保持3h，然后在進行自然冷卻后把板材加熱到480°C保持9h后進行自然冷卻，這里的要點是快速加熱，強制冷卻，保溫時間控制下線越短越好，以防晶粒長大。本發明的有益效果使用本發明所述的鈦合金所生產出的刀具HRC值在55以上，完全能夠滿足相關作業中對刀具的硬度要求，而且重量輕、無磁性，能夠廣泛地應用到軍工行業中，也能滿足其他相關民用行業的需要，另外，本發明所述鈦合金的生產過程比較節能，產品生產成本低，能夠極大地提高企業的生產效益，市場前景廣闊。
具體實施例方式本發明所述的用于制作刀具的鈦合金是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、O和Si組成，1440Kg鈦合金中各種成分的含量為Ti 1103Kg ；A1 43. 2Kg ；V 57. 6Kg ；Cr 72Kg ；Fe28. 8Kg ；Mo 100. 8Kg ；ff 14. 4Kg ；Zr 14. 4Kg ；0 2. 9Kg ；Si 2. 9Kg。上述用于制作刀具的鈦合金制備方法如下所述
第一步、混合取Ti 1103Kg ；A1 43. 2Kg ；V 57. 6Kg ；Cr 72Kg ；Fe 28. 8Kg ；Mo100. 8Kg ；ff 14. 4Kg ；Zr 14. 4Kg ；0 2. 9Kg ；Si 2. 9Kg，把各種材料放入布料機內進行充分的混合，Ti顆粒的粒度為O. 83-25. 4mm ；第二步、電極制作把第一步中混合好的合金放入到2500噸立式油壓機磨具內進行擠壓，每節電極的重量為45Kg ；第三步、真空爐內進行熔煉把第二步中制作好的電極放入到真空爐中進行熔煉，在真空爐中要進行三次熔煉，具體熔煉過程如下所述一次熔煉使用氬弧焊機把第二步中制作好的八節電極進行焊接在一起后，放入到真空爐內，真空爐內的真空值達到標準后開始熔煉，熔煉時真空爐內的電流為6000A，熔煉溫度為1600-1700°C，熔煉時間為2-2. 5h，熔煉完成后，往真空爐內充氬氣進行降溫，爐內溫度降到200-300°C時所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進行打磨處理；二次熔煉使用氬弧焊機把一次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進行焊接在一起后，放入到真空爐內，真空爐內的真空值達到標準后開始熔煉，熔煉時真空爐內的電流為8200A,熔煉溫度為1700-1800°C，熔煉時間為3_4h，熔煉完成后，往真空爐內充氬氣進行降溫，爐內溫度降到200-300°C時所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進行打磨處理；三次熔煉使用氬弧焊機把二次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進行焊接在一起后，放入到真空爐內，真空爐內的真空值達到標準后開始熔煉，熔煉時真空爐內的電流為10000-12000A，熔煉溫度為1800-1950°C，熔煉時間為4. 5_5h，熔煉完成后，往真空爐內充氬氣進行降溫，爐內溫度降到200°C時所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進行打磨處理，并且取樣進行化學分析，經過檢測把達到設計標準的鈦合金再進行探傷處理；第四步、開坯把第三步中經過真空爐熔煉后的經過檢測合格并被處理好的鈦合金錠加熱到1200°C后鍛成毛板坯，使用車床和刨床銑掉毛板坯表面的氧化層和吸氣層后使用砂輪進行表面的修理；第五步、軋制開坯后處理好的鈦合金要經過初軋、精軋、退火處理和冷軋的過程，具體過程如下所述初軋把第四步中表面處理好的板坯放入到1600噸的熱軋機內進行初軋，初軋的溫度為1000°c，軋制好后進行中斷及處理；精軋把經過初軋處理好的板條再進行第二次精軋，精軋時的溫度為930°C ；退火處理把精軋好的板條進行退火處理，退火溫度為850°C，表面要去掉氧化皮或進行酸堿洗；冷軋把退火處理后的板條放到1500噸四輥式冷軋機上進行冷軋后進行剪切包裝。
權利要求
1.一種用于制作刀具的鈦合金，其特征在于是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、0和Si組成，各種成分的重量百分比為 Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff 1% ；Zr 1% ；00.2% ；Si 0. 2%。
2.—種權利要求I所述的用于制作刀具的鈦合金，其制備方法如下所述 第一步、混合按重量百分比取 Ti 76. 6% ；A1 3% ；V 4% ；Cr 5% ；Fe 2% ；Mo 7% ；ff 1%;Zr 1% ；0 0. 2% ；Si 0. 2%，把各種材料放入布料機內進行充分的混合，Ti顆粒的粒度為O.83-25. 4mm ； 第二步、電極制作把第一步中混合好的合金放入到2500噸立式油壓機磨具內進行擠 壓，每節電極的重量為45Kg ； 第三步、真空爐內進行熔煉把第二步中制作好的電極放入到真空爐中進行熔煉，在真空爐中要進行三次熔煉，具體熔煉過程如下所述 一次熔煉使用氬弧焊機把第二步中制作好的八節電極進行焊接在一起后，放入到真空爐內，真空爐內的真空值達到標準后開始熔煉，熔煉時真空爐內的電流為6000A，熔煉溫度為1600-1700°C，熔煉時間為2-2. 5h，熔煉完成后，往真空爐內充氬氣進行降溫，爐內溫度降到200-300°C時所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進行打磨處理； 二次熔煉使用IS弧焊機把一次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進行焊接在一起后，放入到真空爐內，真空爐內的真空值達到標準后開始熔煉，熔煉時真空爐內的電流為8200A，熔煉溫度為1700-1800°C，熔煉時間為3-4h，熔煉完成后，往真空爐內充氬氣進行降溫，爐內溫度降到200-300°C時所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進行打磨處理； 三次熔煉使用IS弧焊機把二次熔煉后打磨好的兩塊鈦合金錠進行焊接在一起后，放入到真空爐內，真空爐內的真空值達到標準后開始熔煉，熔煉時真空爐內的電流為10000-12000A，熔煉溫度為1800-1950°C，熔煉時間為4. 5_5h，熔煉完成后，往真空爐內充氬氣進行降溫，爐內溫度降到200°C時所熔煉的鈦合金出爐，出爐后的鈦合金表面進行打磨處理，并且取樣進行化學分析，經過檢測把達到設計標準的鈦合金再進行探傷處理； 第四步、開坯把第三步中經過真空爐熔煉后的經過檢測合格并被處理好的鈦合金錠加熱到1200°C后鍛成毛板坯，使用車床和刨床銑掉毛板坯表面的氧化層和吸氣層后使用砂輪進行表面的修理； 第五步、軋制開坯后處理好的鈦合金要經過初軋、精軋、退火處理和冷軋的過程，具體過程如下所述 初軋把第四步中表面處理好的板坯放入到1600噸的熱軋機內進行初軋，初軋的溫度為1000°C，軋制好后進行中斷及處理； 精軋把經過初軋處理好的板條再進行第二次精軋，精軋時的溫度為930°C ； 退火處理把精軋好的板條進行退火處理，退火溫度為850°C，表面要去掉氧化皮或進行酸堿洗； 冷軋把退火處理后的板條放到1500噸四輥式冷軋機上進行冷軋后進行剪切包裝。
全文摘要
本發明公開了一種用于制作刀具的鈦合金及制備方法，用于制作刀具的鈦合金是由Ti、Al、V、Cr、Fe、Mo、W、Zr、O和Si組成，各種成分的重量百分比為Ti 76.6%；Al 3%；V 4%；Cr 5%；Fe 2%；Mo 7%；W 1%；Zr 1%；O 0.2%；Si 0.2%，鈦合金制備方法第一步、混合；第二步、電極制作；第三步、真空爐內進行熔煉在真空爐中要進行三次熔煉；第四步、開坯；第五步、軋制；有益效果使用本發明所述的鈦合金所生產出的刀具HRC值在55以上，而且重量輕、無磁性，產品生產成本低，能夠極大地提高企業的生產效益，市場前景廣闊。
文檔編號C22B9/16GK102851542SQ20121037750
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月8日 優先權日2012年10月8日
發明者陳國財, 楊文甲, 單學鋒, 陳蘇, 晁雷, 張寶利 申請人:陳國財