[發明專利]一種鈦合金熔煉方法

在審

• 申請號: 202011199728.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112410613A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 李靜;祝力偉;王新南;朱知壽;商國強;李明兵
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/03
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 孟慶浩

本發明涉及一種鈦合金熔煉方法，該類鈦合金同時含易揮發的Al元素及難熔合金Nb元素、Mo元素，合金組成為Ti?x₁Al?x₂Nb?x₃Mo?x₄Cr?x₅V?x₆Zr，其中(x₁、x₂、x₃)＞0、(x₄、x₅、x₆)≥0、x₂+x₃≥9.7。優化合金的添加形式，制備電極塊并組焊，采用真空自耗電弧熔煉技術進行熔煉，Mo、Nb含量成分極差分別控制在0.25％、0.08％以內，克服了難熔合金元素在3噸級大型鑄錠不同部位嚴重不均勻的問題。本發明以工程化應用為目標，可滿足3噸級大型含難熔合金元素鈦合金鑄錠的工業化生產需要，具有較高的技術成熟度，可推廣應用于更大錠型鑄錠的制備。

技術領域

本發明屬于合金工程應用技術領域，涉及一種鈦合金熔煉方法。

背景技術

鈦合金因具有密度低、比強度高、耐蝕性好、無毒無磁性、耐熱性好、可焊接、生物相容性好等特性已被廣泛應用于航空、航天、船舶、化工、石油、汽車、醫療、核電等多個行業，其中航空航天工業仍是研究和應用占主導地位的一個領域。在航空領域中，先進鈦合金材料的大量應用是新一代飛機和新型發動機的標志之一，可大幅提高結構減重效果和安全可靠性。

構建具有我國獨立自主知識產權的低強度(σ_b≤700MPa)-中強度(σ_b≥700～1000MPa)-高強度(σ_b≥1000～1250MPa)-超高強度(σ_b≥1250MPa)系列化鈦合金體系。針對超高強度β鈦合金，Mo、Nb作為β穩定元素是超高強鈦合金綜合強韌化技術中合金化中添加的兩種重要元素。目前，Mo、Nb難溶合金元素的均勻性控制只限于試驗室范圍內小型鑄錠，在3噸級以上工業化鑄錠中仍存在Mo、Nb元素成分不均勻的現象，甚至嚴重偏離合金標準規定范圍。因此，為提高超高強鈦合金鑄錠中元素的均勻性，避免難熔元素Mo、Nb夾雜，迫切需要發展穩定的真空自耗電弧熔煉法制備超高強鈦合金鑄錠。

發明內容

本發明的目的是：提供一種鈦合金熔煉方法，以解決現有技術無法實現大型工業化高Mo高Nb鈦合金鑄錠中高熔點合金元素成分均勻性控制問題，克服該類鈦合金成分均勻性控制難度大、難熔元素夾雜的問題。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：

一種鈦合金熔煉方法，所述鈦合金熔煉方法合金組成質量百分比為Ti-x₁Al-x₂Nb-x₃Mo-x₄Cr-x₅V-x₆Zr，其中(x₁、x₂、x₃)＞0、(x₄、x₅、x₆)≥0、x₂+x₃≥7，其中Nb含量2.7％以上(即x₂≥2.7)，Mo含量7％以上(即x₃≥7)，數值單位為％；所述熔煉方法的具體步驟如下：

步驟一：將海綿鈦與Nb條放入模具中壓制電極塊，并將壓制好的電極塊組焊成自耗電極；

步驟二：將步驟一制備的自耗電極在進行一次熔煉，冷卻后獲得一次錠；

步驟三：將步驟二獲得的一次錠倒置作為自耗電極，進行二次熔煉，冷卻后獲得二次錠；

步驟四：將步驟三獲得的二次錠加工為Ti-Nb板條；