[發明專利]一種Ti35鈦合金鑄錠的制備方法

在審

• 申請號: 202010430773.9
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111549244A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 張慧杰;尚金金;楊策;付杰;羅文忠;何永勝;王凱旋;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: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C14/00;C22B9/04;C22B9/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 弓長

本發明公開了一種Ti35鈦合金鑄錠的制備方法，將滿足國標要求的Ti粉及Ta粉按一定要求配比進行配料、混料后冷等靜壓制成TiTa合金料坯，經真空燒結、熔煉，制得成分均勻的TiTa中間合金，將其車削破碎制成合金屑，按一定配比與海綿鈦進行混料、壓制成電極塊，真空等離子焊接后進行多次真空電弧爐熔煉，制備得無鉭不熔塊的高均勻Ti35合金鑄錠，作為后處理設備制造的重要原材料。本發明一種Ti35鈦合金鑄錠的制備方法，解決了現有鈦合金鑄錠規格較小，鑄錠橫、縱向成分均勻性差、鑄錠成品率低及出現鉭不熔塊風險較高的問題，實現了Ti35鈦合金鑄錠大規格連續化生產。

技術領域

本發明屬于有色金屬加工技術領域，具體涉及一種Ti35鈦合金鑄錠制備方法。

背景技術

近年來，核電工業發展迅猛，由于核乏燃料的永久儲存風險較大，對其后處理提出了越來越高的要求。Ti35合金鑒于其在核燃料后處理模擬料液中具有優良的抗腐蝕性能及良好的加工、焊接性能，在核乏燃料后處理工程中作為關鍵設備用材得到了越來越廣泛的應用，采用冷等靜壓制、真空燒結、真空熔煉制備的高均勻TiTa中間合金經車削破碎制備成合金屑，與海綿鈦進行混料后壓制成電極塊，經焊接、多次真空熔煉，制得無鉭不熔塊高均勻的Ti35合金鑄錠，是制備后處理關鍵設備的重要原材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種Ti35鈦合金鑄錠制備方法，解決了現有鑄錠橫、縱向成分均勻性差、鑄錠成品率低及鉭不熔塊風險較大的問題。

本發明所采用的技術方案是：一種Ti35鈦合金鑄錠的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1：將國家標準的Ti粉、Ta粉按要求配比進行配料；

步驟2：將原料經步驟1配比混合均勻，混料完成后，使用冷等靜壓機將其壓制成合金料坯，壓制強度為120～200MPa，保壓時間1～10min；

步驟3：將步驟2得到的合金料坯置于真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度1000～1800℃，保溫時間3～15h；

步驟4：將步驟3得到的中間合金料坯進行焊接后制備成自耗電極進行熔煉，熔煉過程控制預真空在1.2Pa/min以下，真空度在20.0Pa以下，熔煉電流6～40kA，熔煉電壓25～45V，熔煉后冷卻時間不小于4小時，在熔煉后期進入補縮階段，電流降低速率逐級減小，最終保證熔末完整預留；

步驟5：將步驟4經過真空電弧爐熔煉后的鑄錠進行表面扒皮后得到TiTa中間合金鑄錠，再經車削、破碎處理，制得TiTa中間合金屑。

步驟6：將步驟5制得的中間合金屑，與國家標準的海綿鈦及TiO₂粉末按要求配比進行配料；

步驟7：將原料經步驟6配比混合均勻，混料完成后，使用油壓機將其壓制成電極塊，壓制強度為20～50MPa；

步驟8：將步驟7壓制的電極塊，組拼后使用真空等離子焊箱進行焊接，得到自耗電極；

步驟9：將步驟8得到的自耗電極進行真空電弧熔煉，熔煉過程控制預真空在1.2Pa/min以下，真空度在5.0Pa以下，熔煉電流6～40kA，熔煉電壓25～45V，熔煉后冷卻時間不小于6小時，在最后一次熔煉后期進入補縮階段，電流降低速率逐級減小，最終保證熔末完整預留；

步驟10：將步驟9經過真空電弧爐熔煉后的鑄錠進行表面扒皮，并鋸切冒口后得到Ti35鈦合金成品鑄錠。

本發明的特點還在于，

步驟1中Ta粉/Ti粉的配比范圍(質量比)，1:4～3:2。

步驟2中壓制的壓強為120～200MPa。

步驟3中真空燒結溫度為1000～1800℃，保溫時間3～15h。

步驟4中的真空熔煉次數為一次。