[發(fā)明專利]一種提高鈦及鈦合金鑄錠氧元素均勻性的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011161804.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN112458322B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張晉;化濤;曹瑞;葉紅川;李楠;張?jiān)骑w;阿熱達(dá)克·阿力瑪斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新疆湘潤新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C22C1/02
• 分類號(hào): C22C1/02;C22C14/00;C22B9/20;C22B34/12
• 代理公司: 西安睿通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

本發(fā)明屬于鈦及鈦合金材料制備領(lǐng)域，公開了一種提高鈦及鈦合金鑄錠氧元素均勻性的制備方法，對(duì)自耗電極配料：以2?5級(jí)海綿鈦為鈦源進(jìn)行配料，其中，先熔煉的1/2?3/4長(zhǎng)度自耗電極氧含量配比為目標(biāo)值，后熔煉的1/2?1/4長(zhǎng)度自耗電極氧含量配比為在目標(biāo)值上增加一定量；制備自耗電極：混料、壓制、組合碼垛、氬氣保護(hù)等離子焊接，得到自耗電極；制備鑄錠：對(duì)自耗電極進(jìn)行兩次真空自耗電弧熔煉，得到鈦或鈦合金鑄錠。本發(fā)明解決了現(xiàn)有鈦及鈦合金鑄錠生產(chǎn)成本高，氧元素均勻性依賴原料的高品級(jí)的問題，同時(shí)解決了2?5級(jí)低品級(jí)海綿鈦?zhàn)鳛樵仙a(chǎn)鑄錠導(dǎo)致的真空自耗電弧熔煉后期鑄錠嚴(yán)重脫氧的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦及鈦合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高鈦及鈦合金鑄錠氧元素均勻性的制備方法。

背景技術(shù)

鈦及鈦合金因具有比強(qiáng)度高、密度低、良好的韌性及耐腐蝕性等突出優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、海洋等領(lǐng)域。氧元素作為一種間隙雜質(zhì)元素對(duì)鈦及鈦合金的材料性能有重大影響。因此，在鈦及鈦合金鑄錠的熔煉生產(chǎn)過程中氧元素均勻性的控制顯得十分重要。

在現(xiàn)有真空自耗電弧熔煉生產(chǎn)工藝中，由于2～5級(jí)海綿鈦含有的Mg等強(qiáng)還原性物質(zhì)在真空自耗電弧熔煉后期會(huì)引起劇烈的脫氧反應(yīng)，導(dǎo)致應(yīng)用低等級(jí)海綿鈦所產(chǎn)鑄錠不同部位氧含量偏差到達(dá)0.03％～0.06％，無法滿足鈦及鈦合金鑄錠后續(xù)加工和使用的要求。因此，如何使用低等級(jí)海綿鈦生產(chǎn)出氧含量均勻的鈦及鈦合金鑄錠成為現(xiàn)有真空自耗電弧熔煉生產(chǎn)工藝中的一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提出一種提高鈦及鈦合金鑄錠氧元素均勻性的制備方法，解決了現(xiàn)有鈦及鈦合金鑄錠生產(chǎn)成本高，氧元素均勻性依賴原料的高品級(jí)的問題，同時(shí)解決了2-5級(jí)低品級(jí)海綿鈦?zhàn)鳛樵仙a(chǎn)鑄錠導(dǎo)致的真空自耗電弧熔煉后期鑄錠嚴(yán)重脫氧的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種提高鈦及鈦合金鑄錠氧元素均勻性的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，對(duì)自耗電極配料：以2-5級(jí)海綿鈦為原料進(jìn)行配料，其中，先熔煉的1/2-3/4長(zhǎng)度范圍的自耗電極的氧元素配比為目標(biāo)值，后熔煉的1/2-1/4長(zhǎng)度范圍的自耗電極的氧元素配比為在目標(biāo)值上增加0.01％-0.06％的質(zhì)量；其余元素按照鈦或鈦合金鑄錠的成分比例配料；

步驟2，制備自耗電極：對(duì)每組配料分別進(jìn)行混料、壓制，得到對(duì)應(yīng)的若干個(gè)電極塊，將所有電極塊進(jìn)行組合碼垛，再進(jìn)行氬氣保護(hù)等離子焊接，得到自耗電極；

步驟3，制備鑄錠：對(duì)所述自耗電極進(jìn)行兩次真空自耗電弧熔煉，得到鈦或鈦合金鑄錠。

本發(fā)明技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

進(jìn)一步地，以添加TiO₂的方式添加氧元素。

進(jìn)一步地，所述壓制為采用油壓機(jī)對(duì)混合均勻的物料進(jìn)行壓制，壓制的壓力為5500-6500MPa，保壓時(shí)間為30-60s。

進(jìn)一步地，壓制的單個(gè)電極塊為1/3圓，3個(gè)電極組成一層，每層高度為200-300mm。

進(jìn)一步地，所述氬氣保護(hù)等離子焊接的焊接電流為400-500A，焊接速度為60-80mm/min。

進(jìn)一步地，所述自耗電極為直徑范圍是480-820mm的圓柱體或最大對(duì)角線是480-820mm的棱柱體；其長(zhǎng)度為3000mm-6000mm。

進(jìn)一步地，所述兩次真空自耗電弧熔煉的過程中，一次真空自耗電弧熔煉采用方向恒定的直流穩(wěn)弧電流，二次真空自耗電弧熔煉采用電流方向周期性變化的直流穩(wěn)弧電流。

更進(jìn)一步地，所述一次真空自耗電弧熔煉的熔前真空度≤5Pa，熔煉電壓30-33V，熔煉電流20-27KA，穩(wěn)弧電流為14-16A。