[發(fā)明專利]一種提高TC17鈦合金鑄錠質(zhì)量的熔煉方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911178703.2
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110863119B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱雪峰;樊凱;彭暉;丁永峰
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南金天鈦業(yè)科技有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C14/00;C22B9/20;C22B9/04
• 代理公司: 常德市源友專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 43208
• 代理人: 江妹

本發(fā)明公開了一種提高TC17鈦合金鑄錠質(zhì)量的熔煉方法，通過配料及電極壓制、電極焊接、電極熔煉來實現(xiàn)，其中電極熔煉是采用真空自耗電弧熔煉法進(jìn)行三次熔煉的，并控制第三次熔煉時的熔煉電流低于前兩次的熔煉電流。本發(fā)明滿足目前國內(nèi)對成分均勻性良好，成本低廉的TC17鈦合金鑄錠的迫切需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦合金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高TC17鈦合金Φ500～Φ800mm規(guī)格鑄錠成分均勻性及表面質(zhì)量的熔煉方法。

背景技術(shù)

TC17鈦合金名義成分為Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr，具有優(yōu)良的綜合性能，是制作航空發(fā)動機盤件的關(guān)鍵材料，對其成分均勻性要求極高。但TC17鈦合金由于含有4%的Cr元素，在傳統(tǒng)熔煉工藝中存在較高的成分偏析風(fēng)險，對該合金的廣泛應(yīng)用帶來了一定的質(zhì)量隱患。同時，隨著我過航空軍工的發(fā)展，TC17合金用量的急劇增加，對該合金的生產(chǎn)成本越來越敏感，改善鑄錠表面質(zhì)量提高成材率已經(jīng)勢在必行。

在真空自耗電弧熔煉過程中，減低熔煉電流、控制熔池深度是控制成分偏析比較有效的方法，但熔煉電流的大小會影響鈦合金溶液熔池邊沿到達(dá)坩堝壁的效果，直接決定了鑄錠的表面質(zhì)量，熔煉電流越小，鑄錠表面質(zhì)量越差。本項目針對航空發(fā)動機盤件的應(yīng)用需求，開發(fā)出了一種提高TC17鈦合金鑄錠質(zhì)量的熔煉方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種提高TC17鈦合金鑄錠質(zhì)量的熔煉方法。以解決傳統(tǒng)熔煉工藝帶來的成分偏析風(fēng)險，提高鑄錠成材率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種提高TC17鈦合金鑄錠質(zhì)量的熔煉方法，通過配料及電極壓制、電極焊接、電極熔煉來實現(xiàn)，其特征在于，所述電極熔煉是采用真空自耗電弧熔煉法進(jìn)行三次熔煉的，并控制第三次熔煉時的熔煉電流低于前兩次的熔煉電流。

進(jìn)一步，上述三次熔煉中，前兩次的熔煉電流控制在12~25KA，第三次的熔煉電流控制在8~15KA。

進(jìn)一步，上述第三次熔煉過程中，在其電弧區(qū)域施加旋轉(zhuǎn)的水平電流感應(yīng)磁場。

進(jìn)一步，上述施加的旋轉(zhuǎn)水平電流感應(yīng)磁場的電流大小為1~20A。

進(jìn)一步，在電極熔煉剩余重量為200~300kg時開始進(jìn)入補縮，第三次熔煉電流降低速率逐級減小，熔煉后冷卻時間不小于8小時。

進(jìn)一步，上述提高TC17鈦合金鑄錠質(zhì)量的熔煉方法，具體包括如下步驟：

步驟1、混配料及電極壓制：

將符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的海綿鈦、鋁鉬中間合金、Al豆、海綿鋯、鋁鉻中間合金、鈦錫中間合金和TiO₂按照GB/T3620.1要求的制備TC17鈦合金配比進(jìn)行配料，將上述原材料混合均勻，完成后使用8000噸油壓機將其壓制成電極塊，壓制的壓強達(dá)到40~120Mpa；

步驟2、電極焊接：

將步驟1得到的電極塊進(jìn)行真空等離子焊接，得到自耗電極；

步驟3、電極熔煉：

將步驟2得到的自耗電極進(jìn)行真空自耗電弧熔煉三次，熔煉過程控制真空度在5.0Pa以下，熔煉電流8~25KA，熔煉電壓27~38V，穩(wěn)弧電流6~25A，熔煉后冷卻時間不小于4小時，在最后一次熔煉后期進(jìn)入補縮階段，電流降低速率逐級減小，最終保證熔末完整預(yù)留。

進(jìn)一步，三次真空自耗電弧熔煉具體為：

第一次和第二次真空自耗電弧熔煉，在熔煉過程中控制真空度在5.0Pa以下，熔煉電流12~25KA，熔煉電壓27~38V，穩(wěn)弧電流6~22A，熔煉后冷卻時間不小于4小時；