[發明專利]一種航空用熱強鈦合金鑄錠及其制備方法

有效

• 申請號: 201610355450.1
• 申請日: 2016-05-25
• 公開（公告）號: CN105838922B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 賴運金;史小云;毛友川;杜建超;李芳;朱靜;張鵬;樓美琪;王凱旋;馮勇;張平祥
• 申請（專利權）人: 西部超導材料科技股份有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/03
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 胡燕恒

技術領域

本發明屬于鈦合金材料技術領域，具體涉及一種航空用熱強鈦合金鑄錠，本發明還涉及上述航空用熱強鈦合金鑄錠的制備方法。

背景技術

WSTi62411SC鈦合金是一種變形熱強鈦合金，屬于近α型鈦合金，它是Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb-Si-C合金系中最具代表性的合金之一，可在550～600℃工作，用于制造航空發動機的壓氣機盤和葉片等。它是由BT18合金改進而來，改型后的合金在降低鋁含量的同時，用錫代替部分鋯，因而提高了其工藝塑性、熱穩定性、抗蠕變性能和沖擊韌性；同時保持了600℃的持久強度，但工作溫度下的瞬時強度和該溫度下保溫后的塑性略有降低。WSTi62411SC鈦合金具有優良的綜合性能，該合金不能通過熱處理進行強化，但調整熱處理制度，可獲得具有不同性能的顯微組織，從而使得材料的性能可以通過不同顯微組織的搭配達到使用要求。

由于WSTi62411SC鈦合金中合金元素種類較多，且含量較高，合金中鋁元素含量比普通的鈦合金高，而鋁和錫的熔點又遠低于鈦，另外，還含有鋯、鈮、鉬和硅等熔點高的元素，因此WSTi62411SC鈦合金中主元素熔點溫度梯度大，鑄錠熔煉時極易形成鋁偏析和鋯、鈮、鉬和硅的難熔塊等冶金缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種航空用熱強鈦合金鑄錠，解決了現有WSTi62411SC鈦合金中主元素熔點溫度梯度大，鑄錠熔煉時極易形成鋁偏析和鋯、鈮、鉬和硅的難熔塊等冶金缺陷的問題。

本發明的另一目的是提供上述航空用熱強鈦合金鑄錠的制備方法。

本發明所采用的技術方案是，一種航空用熱強鈦合金鑄錠，其各元素重量百分比：6.2％～7.3％Al，0.4％～1.0％Mo，3.5％～4.5％Zr，0.5％～1.5％Nb，2.0％～3.0％Sn，0.1％～0.25％Si，0.04％～0.15％O，0.05％～0.14％C，余量為Ti，以上組分重量百分比之和為100％。

本發明的特點還在于，

Al、Mo、Zr、Nb、Sn、Si元素來源于鈦合金中間合金。

鈦合金中間合金為40Al55Mo5Ti合金、Ti80Sn合金、Ti50Si合金和Nb47Ti合金。

O元素來源于TiO₂粉末，C元素來源于C粉末。

本發明所采用的另一技術方案是，一種航空用熱強鈦合金鑄錠的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，壓制電極塊：

將鈦合金中間合金、小顆粒海綿鋯、鋁豆、TiO₂粉末、C粉末與一級小顆粒海綿鈦，進行單塊電極混料，然后壓制成電極塊；

步驟2，焊接電極：

將步驟1得到的電極塊采用非鎢極氬氣保護等離子箱焊接為電極；

步驟3，熔煉：

將步驟2制得的電極，置于真空自耗電弧爐進行2-3次真空熔煉，即得到航空用熱強鈦合金鑄錠。

本發明的特點還在于，

步驟1中各原料混合后其元素重量百分比：6.2％～7.3％Al，0.4％～1.0％Mo，3.5％～4.5％Zr，0.5％～1.5％Nb，2.0％～3.0％Sn，0.1％～0.25％Si，0.04％～0.15％O，0.05％～0.14％C，余量為Ti，以上組分重量百分比之和為100％。

鈦合金中間合金為40Al55Mo5Ti合金、Ti80Sn合金、Ti50Si合金、Nb47Ti合金。

步驟3中一次真空熔煉的參數為：坩堝規格Φ280～Φ440mm，熔前真空≤1.5Pa，漏氣率≤0.8Pa/min，熔煉電壓31～39V，熔煉電流7～15kA，穩弧電流采用直流6.0～12.0A，熔煉后冷卻時間3～4h。

步驟3中二次真空熔煉的參數為：坩堝規格Φ360～Φ560mm，熔前真空≤1.0Pa，漏氣率≤0.8Pa/min，熔煉電壓32～43V，熔煉電流10～20kA，穩弧電流采用交流6.0～10.0A，熔煉后冷卻時間4～5h。

步驟3中三次真空熔煉的參數為：坩堝規格Φ560～Φ720mm，熔前真空≤0.5Pa，漏氣率≤0.5Pa/min，熔煉電壓35～40V，熔煉電流20～30kA，穩弧電流采用交流交流8.0～12.0，熔煉后冷卻時間5～6h。