[發明專利]一種制備大規格Ti?1023合金鑄錠的方法

有效

• 申請號: 201610362522.5
• 申請日: 2016-05-25
• 公開（公告）號: CN105925841B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 何永勝;羅文忠;王濤;王凱旋;何濤;劉向宏
• 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;C22B9/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 胡燕恒

技術領域

本發明屬于鈦合金加工技術領域，具體涉及一種制備大規格Ti-1023合金鑄錠的方法。

背景技術

Ti-10V-2Fe-3Al(Ti-1023)由于具有高強度、高斷裂韌度、高淬透性等優良性能而被廣泛用于生產飛機起落架等大尺寸關鍵承力構件。但在真空自耗電弧熔煉技術生產Ti-1023合金鑄錠的過程中，由于添加β穩定元素的鐵含量高，在熔煉時很容易形成鐵偏析，在鐵偏析區域，因β轉變溫度下降而形成一種不含α相或α相稀少的區域，即所謂的β斑。這種β斑嚴重降低鈦構件的塑性和低周疲勞性能。目前學者一致認為，最有效減少β斑的方法就是提高Ti-1023合金鑄錠中Fe的成分均勻性。傳統提高Fe成分均勻性方法為：Ⅰ.減少β穩定元素的鐵含量；Ⅱ.降低熔煉速度，減少熔池深度；Ⅲ.縮小鑄錠的尺寸。但隨著大型飛機工程用鈦量的不斷增加，飛機用鈦合金鍛件的尺寸和重量日益增加，鑄錠規格也相應增大，Ti-1023合金偏析加劇，采用上述傳統熔煉方法無法制備Fe成分均勻的大規格Ti-1023合金鑄錠。因此，對于制備成分均勻Ti1023合金鑄錠就成為材料領域中的一個技術瓶頸。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備大規格Ti-1023合金鑄錠的方法，用以制備Fe成分均勻的大規格Ti-1023合金鑄錠。

本發明所采用的技術方案是：一種制備大規格Ti-1023合金鑄錠的方法，具體包括以下步驟：

步驟1，壓制電極塊：

選取0級海綿鈦、VAlFe和AlV中間合金混合均勻，壓制成電極塊；

步驟2，焊接電極：

將步驟1壓制得到的電極塊在氬氣保護的等離子焊箱中焊接成熔煉用自耗電極；

步驟3，鑄錠熔煉：

將步驟2得到的電極置于真空自耗電弧爐中，依次經兩次電流控制熔煉和一次熔滴數量控制的方式進行熔煉，即得到大規格Ti-1023合金鑄錠。

本發明的特點還在于，

步驟1中各原料的的合金的重量百分比配比為Ti-10V-2Fe-3Al。

第一次電流控制熔煉的參數為：漏氣率控制在0.12Pa/min以下，熔煉電流為4.0kA～12kA，穩弧電流為直流1.0～10A，熔煉電壓為28～36V，熔煉后冷卻時間≥2小時。

第二次電流控制熔煉的參數為：漏氣率控制在0.12Pa/min以下，熔煉電流為6.0kA～15kA，穩弧電流為交流2.0～10A，熔煉電壓為32～37V，熔煉后冷卻時間≥2.5小時。

第三次熔滴數量控制熔煉的參數為：漏氣率控制在0.10Pa/min以下，熔煉速度為5.0～20kg/min，穩弧電流為交流3.0～15A，熔滴數量為6～18(1/s)，熔煉后冷卻時間≥3小時。

每次熔煉所采用的坩堝規格逐漸增大。

每次熔煉后將鑄錠進行平頭處理，然后掉頭，進行下一次熔煉。

本發明的有益效果是，一種制備大規格Ti-1023合金鑄錠的方法，采用了電弧熔煉熔滴控制技術，減少了Fe元素的偏析。通過控制熔滴數量，制備了大規格Ti-1023合金鑄錠，經分析檢測表明該工藝制備鑄錠成分非常均勻，有效的抑制了合金中Fe的富集，采用該大規格Ti-1023合金鑄錠鍛造的規格為Φ550mm棒材高低倍組織檢測表明：Ti-1023合金棒材中無β斑點、且合金棒材探傷和力學性能均達到宇航技術標準要求。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明一種制備大規格Ti-1023合金鑄錠的方法，具體包括以下步驟：

步驟1，壓制電極塊

按照合金的配比為Ti-10V-2Fe-3Al(Wt％)，選用0級海綿鈦、VAlFe和AlV中間合金進行電極塊壓制，壓制之前對海綿鈦和中間合金進行挑料，確保原料質量，將挑好的原料混合均勻后在油壓機上壓制成電極塊。

步驟2，焊接電極

將壓制好的電極塊組合成電極，然后在氬氣保護的等離子焊箱中焊接成熔煉用自耗電極。

步驟3，鑄錠一次熔煉

將步驟得到的電極置于真空自耗電弧爐中，進行第一次熔煉，在熔煉過程中漏氣率控制在0.12Pa/min以下，熔煉電流為4.0kA～12kA，穩弧電流為直流1.0～10A，熔煉電壓為28～36V，熔煉后冷卻時間≥2小時。

步驟4，鑄錠二次熔煉