?耐硝酸腐蝕Ti35鈦合金制備

一、Ti35鈦合金

Ti35鈦合金是一種耐硝酸腐蝕性能好的鈦鉭合金材料,其特征在于,由以下質(zhì)量含量的成分組成鉭-氧,余量為鈦及不可避免的雜質(zhì)。Ti35鈦合金通過控制鉭的質(zhì)量含量為5%~6%,在兼顧材料低成本的同時(shí),保證了Ti35鈦合金具有穩(wěn)定可靠的低腐蝕速率;同時(shí)采用氧作為間隙原子添加到鈦合金中并控制氧的質(zhì)量含量為0.07%~0.15%,有效提高Ti35鈦合金的抗拉強(qiáng)度至350MPa以上,且Ti35鈦合金的延伸率保持在25%以上,從而有效調(diào)控了Ti35鈦合金的強(qiáng)塑性,方法簡單,便于工業(yè)化應(yīng)用。

二、Ti35鈦合金鑄錠的生產(chǎn)制造方法

Ti35鈦合金是一種鈦鉭合金Ti-Ta系二元合金，在核乏燃料模擬溶解液中具有優(yōu)良的抗腐蝕性能、縫隙腐蝕性能和很強(qiáng)的氧化膜再生能力，顯示出比高純奧氏體不銹鋼有更好的耐蝕性和適應(yīng)性，因此Ti35鈦合金已經(jīng)成為核乏燃料后處理工程用關(guān)鍵設(shè)備的候選材料。由于鉭是高熔點(diǎn)(2996℃) 、高密度(16 . 6g/cm 3 ) 的金屬元素， 鈦是低熔點(diǎn)(1668℃) 、低密度(4. 5g/cm 3 ) 的金屬元素，使用普通的熔煉工藝，難于合金化，易在鑄錠中形成高密度夾雜，影響鈦合金鑄錠的質(zhì)量，因此容易形成高熔點(diǎn)Ta不熔塊缺陷。目 前Ti35鈦合金鑄錠的熔煉方法主要包括真空自 耗電弧(VAR) 多次熔煉和粉末冶金法。前者的缺點(diǎn)是原材料和自 耗電極質(zhì)量要求較高，含有的雜質(zhì)及夾雜物會直接進(jìn)入鑄錠中無法有效剝離，從而得到的Ti35鈦合金鑄錠存在高密度夾雜、低密度夾雜以及宏觀偏析等冶金缺陷； 后者的主要缺點(diǎn)是規(guī)模化制備難度極大、且成本高，應(yīng)用受限。

步驟一、根據(jù)目 標(biāo)產(chǎn)物耐蝕Ti35鈦合金鑄錠的設(shè)計(jì)成分準(zhǔn)備Ti粉和Ta粉；

 步驟二、將步驟一中準(zhǔn)備的Ti粉和Ta粉清洗后混合均勻，然后采用冷等靜壓機(jī)進(jìn)行壓制，得到合金坯料，再將合金坯料放置于馬弗爐中在1200℃下進(jìn)行真空燒結(jié)得到中間合金坯料；

步驟三、將步驟二中得到的中間合金坯料與海綿鈦按比例進(jìn)行混料，然后放置于電子束熔煉爐的水冷銅坩堝內(nèi)并對電子束熔煉爐抽高真空，再進(jìn)行熔煉，瞬間停束并冷卻至室溫，得到耐蝕Ti35鈦合金鑄錠。

上述的一種耐蝕Ti35鈦合金鑄錠的制備方法，其特征在于，步驟一中所述目 標(biāo)產(chǎn)物耐蝕Ti35鈦合金鑄錠由以下質(zhì)量含量的成分組成： Ta  ， O，F(xiàn)e，C，N，H，余量為鈦。該成分組成的Ti35鈦合金鑄錠具備超強(qiáng)耐腐蝕性能，適用于乏燃料后處理工況環(huán)境中。

 得到的Ti35鈦合金鑄錠進(jìn)行掛片試驗(yàn)， 在溫度為130℃ 、 沸騰8mol/L硝酸溶液下進(jìn)行240h腐蝕性能測試，通過對腐蝕速率結(jié)果進(jìn)行外推得到該Ti35鈦合金鑄錠的年腐蝕速率低于0.1mm/a，說明Ti35鈦合金鑄錠中鈦、鉭元素成分均勻性好，鑄錠成品率高并降低了鉭不熔塊風(fēng)險(xiǎn)，并且耐腐蝕性能強(qiáng)，完全可以用于乏燃料后處理苛刻的高溫腐蝕環(huán)境中，作為關(guān)鍵設(shè)備的候選材料。

Ti35鈦合金鑄錠制備流程

Ti35鈦合金鑄錠