[發明專利]一種TC8鈦合金鑄錠的熔煉方法

在審

• 申請號: 201911014669.5
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110592408A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 付杰;杜玉俊;張慧杰;羅文忠;孫峰;楊策;王凱旋
• 申請（專利權）人: 西部超導材料科技股份有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C14/00;C22B9/20
• 代理公司: 61245 西安新動力知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 劉強

本發明屬于鈦合金鑄錠熔煉技術領域，涉及一種TC8鈦合金鑄錠的熔煉方法，包括：將海綿鈦及中間合金按照GB/T 3620.1要求的配比進行配料、混料，隨后進行電極塊壓制，并將壓好的電極塊組拼后進行真空等離子焊接，最后進行三次真空電弧熔煉得到TC8鈦合金鑄錠，熔煉過程中第一次和第二次熔煉時要嚴格控制熔煉電流和熔化站進水溫度，第三次熔煉時要嚴格控制熔煉電流和穩弧電流，最終對鑄錠進行扒皮鋸切冒口后得到成品鑄錠。采用本發明所述方法制備的TC8鑄錠中Mo元素偏差小于2000ppm，Si元素偏差小于300ppm，有效地解決了Mo元素成分偏析，Si元素精確控制等問題，滿足其在航空航天領域的更高需求。

技術領域

本發明屬于鈦合金鑄錠熔煉技術領域，涉及TC8鈦合金鑄錠的熔煉，具體涉及一種TC8鈦合金鑄錠的熔煉方法。

背景技術

TC8鈦合金名義成分為：Ti-6.5Al-3.5Mo-0.25Si，是一種綜合性能良好的α+β型熱強鈦合金，特別是在500℃時具有優良的熱穩定性、持久性能、抗疲勞性能等，主要用于航空發動機的壓氣機等零件。近幾年來，隨著航空發動機在高性能、高可靠性、長壽命方面的不斷發展，對葉片的質量和性能也提出更嚴格的指標，從而對鑄錠的化學成分均勻性提出了更高的要求。

TC8鈦合金含有4個主元素，其中難熔、易偏析元素Mo的比例達到了3.5％，如果控制不當，有可能產生冶金缺陷，形成成分偏析，直接影響后續產品的使用性能。同時，該鈦合金要求嚴格控制Si元素的含量(0.20％～0.35％)，以保證該材料具有良好的蠕變性能，以上要求均為熔煉工作中的技術難點。常規的TC8鈦合金鑄錠規格較小，Si元素和難熔、易偏析元素Mo偏差較大，其工藝不適用高均勻大規格TC8鈦合金鑄錠生產。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種TC8鈦合金鑄錠的熔煉方法，適用于Φ640～Φ720mm規格TC8鈦合金鑄錠的熔煉。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種TC8鈦合金鑄錠的熔煉方法，具體包括如下步驟：

步驟1、將海綿鈦與鋁鉬、鈦硅、鋁豆、二氧化鈦按照GB/T 3620.1要求的配比進行配料，采用單塊混料方法進行混料；

步驟2、對步驟1中混好的物料進行電極塊壓制，采用非鎢極氬氣保護等離子焊箱將電極塊焊接為自耗電極；

步驟3、采用真空自耗電弧爐對步驟2中的自耗電極進行三次熔煉，得到TC8鈦合金鑄錠，三次熔煉具體包括：

第一次熔煉，結晶器規格為Φ440～Φ560mm，熔前真空度≤1.0Pa，熔煉電壓28～36V，熔煉電流10～17KA，漏氣率控制在0.8Pa/min以下，穩弧電流采用直流10～20A，熔化站進水溫度≥15℃，熔煉后冷卻時間≥4小時；

第二次熔煉，將平頭處理的一次鑄錠掉頭熔煉，結晶器規格Φ560～Φ640mm，熔前真空度≤0.8Pa，熔煉電壓30～40V，熔煉電流15～28kA，漏氣率控制在0.8Pa/min以下，穩弧電流采用交流5～20A，熔化站進水溫度≥15℃，熔煉后冷卻時間≥6小時；

第三次熔煉，將平頭處理的二次鑄錠掉頭熔煉，結晶器規格Φ640～Φ720mm，熔前真空度≤0.8Pa，熔煉電壓30～38V，熔煉電流15～30kA，漏氣率≤0.6Pa/min，穩弧電流采用交流8～20A；在自耗電極剩余重量為150～250kg時開始補縮，電流降低速率逐級減小，熔煉后冷卻時間≥6小時。

進一步，所述TC8鈦合金鑄錠規格為Φ640～Φ720mm。

進一步，所述步驟1中的海綿鈦選用1級以上海綿鈦。