[發明專利]一種利用攪拌磁場改善鈦鑄錠組織和性能的方法

在審

• 申請號: 202011447099.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112609088A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 肖強;劉振軍;吳東輝;周磊;朱海龍;陳帥奇;于宗溟
• 申請（專利權）人: 航天海鷹（哈爾濱）鈦業有限公司
• 主分類號: C22B9/22
• 分類號: C22B9/22;C22C1/02;B22D27/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 裴閃閃

一種利用攪拌磁場改善鈦鑄錠組織和性能的方法。本發明屬于電子束冷床熔煉技術領域。本發明為解決現有鈦鑄錠組織和性能難于控制的技術問題。本發明的方法：將TC4鈦合金鑄錠采用橫進料熔煉工藝，在攪拌磁場的輔助作用下進行電子束冷床熔煉，得到鈦合金鑄錠。本發明通過在冷床熔煉過程中外加攪拌磁場，鑄錠組織的晶粒變細、性能提高，Ti元素的宏觀偏析率減小，管坯的抗拉強度、延伸率等力學性能得到了提高。

技術領域

本發明屬于電子束冷床熔煉技術領域，具體涉及一種利用攪拌磁場改善鈦鑄錠組織和性能的方法。

背景技術

電子束冷床熔煉(EBCHM)技術是20世紀60年代發展起來的一種生產潔凈金屬的先進熔煉技術，很好地解決鈦及鈦合金熔煉過程中的高低密度夾雜以及回收料熔煉鈦及鈦合金等問題。其中扁錠熔煉技術，可省去鍛造開坯，縮短加工流程，從而大幅度降低損耗，提高得料率，降低成本。

電子束冷床爐在國內純鈦生產領域得到廣泛應用，但是電子束冷床熔煉TC4鈦合金錠尚處于研發和小批量試生產階段，技術還不成熟，鑄錠組織和性能難于控制。

發明內容

本發明為解決現有鈦鑄錠組織和性能難于控制的技術問題，而提供了一種利用攪拌磁場改善鈦鑄錠組織和性能的方法。

本發明的一種利用攪拌磁場改善鈦鑄錠組織和性能的方法按以下步驟進行：

將TC4鈦合金鑄錠采用橫進料熔煉工藝，在攪拌磁場的輔助作用下進行電子束冷床熔煉，得到鈦合金鑄錠。

進一步限定，所述電子束冷床熔煉采用三槍電子束加熱進行熔煉。

進一步限定，采用三槍電子束加熱進行熔煉的具體參數為：1#電子槍功率為240KW～270KW；2#電子槍功率為120KW～150KW；3#電子槍功率60KW～90KW。

進一步限定，所述電子束冷床熔煉過程中真空度為3.0×10^-2～2.0×10^-2Pa。

進一步限定，所述攪拌磁場通過以下方式獲得：在冷床爐坩堝外部設置金屬圈，金屬圈內置導線，通電后獲得攪拌磁場。

進一步限定，所述通電的電流為50A～150A。

進一步限定，所述通電的電流為100A。

本發明與現有技術相比具有的顯著效果，具體如下：

1)本發明通過在冷床熔煉過程中外加攪拌磁場，鑄錠組織的晶粒變細、性能提高。

2)冷床爐熔煉鑄錠凝固初期、中期和后期Ti元素在徑向方向的偏析先增加后減小，且熔煉中期偏析率最大。在無磁場的情況下Ti元素的宏觀偏析率較大，在施加磁場后Ti元素的宏觀偏析率減小。

3)施加攪拌電磁場后，鈦合金鑄錠的抗拉強度、延伸率等力學性能得到了提高。

附圖說明

圖1為實施例1所用坩堝的結構示意圖，其中圖1a為現有常規坩堝，圖1b為實施例1中外加攪拌磁場的坩堝；

圖2為對比例無磁場的鑄錠中部凝固組織圖；

圖3為實施例1添加攪拌磁場的鑄錠中部凝固組織圖；

圖4為磁場作用下Ti元素偏析率的變化曲線圖。

具體實施方式

實施例1(結合圖1)：本實施例的一種利用攪拌磁場改善鈦鑄錠組織和性能的方法按以下步驟進行：