?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,由以下質量含量的成分組成鉭-氧,余量為鈦及不可避免的雜質。Ti35鈦合金通過控制鉭的質量含量為5%~6%,在兼顧材料低成本的同時,保證了Ti35鈦合金具有穩定可靠的低腐蝕速率;同時采用氧作為間隙原子添加到鈦合金中并控制氧的質量含量為0.07%~0.15%,有效提高Ti35鈦合金的抗拉強度至350MPa以上,且Ti35鈦合金的延伸率保持在25%以上,從而有效調控了Ti35鈦合金的強塑性,方法簡單,便于工業化應用。

二、Ti35鈦合金鑄錠的生產制造方法

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良的抗腐蝕性能、縫隙腐蝕性能和很強的氧化膜再生能力，顯示出比高純奧氏體不銹鋼有更好的耐蝕性和適應性，因此Ti35鈦合金已經成為核乏燃料后處理工程用關鍵設備的候選材料。由于鉭是高熔點(2996℃) 、高密度(16 . 6g/cm 3 ) 的金屬元素， 鈦是低熔點(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量，因此容易形成高熔點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。前者的缺點是原材料和自 耗電極質量要求較高，含有的雜質及夾雜物會直接進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； 后者的主要缺點是規模化制備難度極大、且成本高，應用受限。

步驟一、根據目 標產物耐蝕Ti35鈦合金鑄錠的設計成分準備Ti粉和Ta粉；

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

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行混料，然后放置于電子束熔煉爐的水冷銅坩堝內并對電子束熔煉爐抽高真空，再進行熔煉，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 標產物耐蝕Ti35鈦合金鑄錠由以下質量含量的成分組成： Ta  ， O，Fe，C，N，H，余量為鈦。該成分組成的Ti35鈦合金鑄錠具備超強耐腐蝕性能，適用于乏燃料后處理工況環境中。

 得到的Ti35鈦合金鑄錠進行掛片試驗， 在溫度為130℃ 、 沸騰8mol/L硝酸溶液下進行240h腐蝕性能測試，通過對腐蝕速率結果進行外推得到該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險，并且耐腐蝕性能強，完全可以用于乏燃料后處理苛刻的高溫腐蝕環境中，作為關鍵設備的候選材料。

Ti35鈦合金鑄錠制備流程

Ti35鈦合金鑄錠