熔鹽電解制備Ti--8LC和Ti--12LC合金的研究.pdf

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(jià)的鐵元素代替較昂貴的合金元素釩，使合金制備價(jià)格降低，同時(shí)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(yīng)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(fù)雜、無(wú)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(diǎn)，導(dǎo)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(duì)摻法制備，因此造成Ti8LC和Ti12LC合金的制備工藝復(fù)雜，同時(shí)由于合金元素的平衡蒸汽壓相差很大，導(dǎo)致合金元素易揮發(fā)而損失，影響鈦合金的計(jì)量配比，這些原因都導(dǎo)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(jiǎn)單、成本低，且由于氧化物是固相脫氧，因此電解過(guò)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(guò)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(duì)其脫氧反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行研究。
　　不摻雜CaO的陰極反應(yīng)過(guò)程主要是:首先陰極脫氧后生成CaTiO3、鈦的低價(jià)氧化物Ti6O、Ti2O和Ca2Al2O5;其次隨脫氧時(shí)間的進(jìn)行鈦的低價(jià)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(shí)樣品氧含量為25.74wt％。
　　摻雜18wt％CaO后

5、的陰極反應(yīng)過(guò)程主要是:首先陰極脫氧后生成CaTiO3、Mo、CaCO3、鈦的低價(jià)氧化物Ti2O、Ca2Fe2O5、Ca2Fe7O1和Ca3Al2O6;其次隨脫氧時(shí)間的進(jìn)行鈦的低價(jià)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(kāi)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(shí)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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