​耐硝酸腐蚀Ti35钛合金制备

一、Ti35钛合金

Ti35钛合金是一种耐硝酸腐蚀性能好的钛钽合金材料,其特征在于,由以下质量含量的成分组成钽-氧,余量为钛及不可避免的杂质。Ti35钛合金通过控制钽的质量含量为5%~6%,在兼顾材料低成本的同时,保证了Ti35钛合金具有稳定可靠的低腐蚀速率;同时采用氧作为间隙原子添加到钛合金中并控制氧的质量含量为0.07%~0.15%,有效提高Ti35钛合金的抗拉强度至350MPa以上,且Ti35钛合金的延伸率保持在25%以上,从而有效调控了Ti35钛合金的强塑性,方法简单,便于工业化应用。

二、Ti35钛合金铸锭的生产制造方法

Ti35钛合金是一种钛钽合金Ti-Ta系二元合金，在核乏燃料模拟溶解液中具有优良的抗腐蚀性能、缝隙腐蚀性能和很强的氧化膜再生能力，显示出比高纯奥氏体不锈钢有更好的耐蚀性和适应性，因此Ti35钛合金已经成为核乏燃料后处理工程用关键设备的候选材料。由于钽是高熔点(2996℃) 、高密度(16 . 6g/cm 3 ) 的金属元素， 钛是低熔点(1668℃) 、低密度(4. 5g/cm 3 ) 的金属元素，使用普通的熔炼工艺，难于合金化，易在铸锭中形成高密度夹杂，影响钛合金铸锭的质量，因此容易形成高熔点Ta不熔块缺陷。目 前Ti35钛合金铸锭的熔炼方法主要包括真空自 耗电弧(VAR) 多次熔炼和粉末冶金法。前者的缺点是原材料和自 耗电极质量要求较高，含有的杂质及夹杂物会直接进入铸锭中无法有效剥离，从而得到的Ti35钛合金铸锭存在高密度夹杂、低密度夹杂以及宏观偏析等冶金缺陷； 后者的主要缺点是规模化制备难度极大、且成本高，应用受限。

步骤一、根据目 标产物耐蚀Ti35钛合金铸锭的设计成分准备Ti粉和Ta粉；

 步骤二、将步骤一中准备的Ti粉和Ta粉清洗后混合均匀，然后采用冷等静压机进行压制，得到合金坯料，再将合金坯料放置于马弗炉中在1200℃下进行真空烧结得到中间合金坯料；

步骤三、将步骤二中得到的中间合金坯料与海绵钛按比例进行混料，然后放置于电子束熔炼炉的水冷铜坩埚内并对电子束熔炼炉抽高真空，再进行熔炼，瞬间停束并冷却至室温，得到耐蚀Ti35钛合金铸锭。

上述的一种耐蚀Ti35钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤一中所述目 标产物耐蚀Ti35钛合金铸锭由以下质量含量的成分组成： Ta  ， O，Fe，C，N，H，余量为钛。该成分组成的Ti35钛合金铸锭具备超强耐腐蚀性能，适用于乏燃料后处理工况环境中。

 得到的Ti35钛合金铸锭进行挂片试验， 在温度为130℃ 、 沸腾8mol/L硝酸溶液下进行240h腐蚀性能测试，通过对腐蚀速率结果进行外推得到该Ti35钛合金铸锭的年腐蚀速率低于0.1mm/a，说明Ti35钛合金铸锭中钛、钽元素成分均匀性好，铸锭成品率高并降低了钽不熔块风险，并且耐腐蚀性能强，完全可以用于乏燃料后处理苛刻的高温腐蚀环境中，作为关键设备的候选材料。

Ti35钛合金铸锭制备流程

Ti35钛合金铸锭