[發明專利]一種高純凈性Ti32Ta合金鑄錠的制備方法

有效

• 申請號: 202210676167.4
• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN114959329B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 羅文忠;劉向宏;尚金金;張慧杰;何永勝;劉柯;王凱旋;張曉園;楊輝;杜予晅;馮勇;張平祥
• 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;C22B9/20;B22D7/00;B22F3/04;B22F3/10;B22F3/17;B22F1/00;B23P15/00
• 代理公司: 西安新動力知識產權代理事務所(普通合伙) 61245
• 代理人: 胡維

本發明屬于有色金屬加工技術領域，涉及一種高純凈性Ti32Ta合金鑄錠的制備方法，將1根Ti80Ta棒和2n根鈦棒A，按照Ti80Ta棒在內、鈦棒A在外的方式組合并捆綁，進行焊接獲得Ti32Ta自耗電極；將1根鈦棒B焊接至Ti32Ta自耗電極的一端形成自耗電極C；將焊接有鈦棒B的自耗電極C的一端向下，另一端向上吊裝至真空自耗電弧爐內，在真空狀態下與Ti32Ta同牌號輔助電極的下端對焊，對自耗電極C進行第一次熔煉得到一次錠；將多個一次錠進行第二次熔煉和第三次熔煉得到Ti32Ta合金鑄錠。本發明提高了鉭元素和鈦元素的合金化、均勻化效果，降低了鉭不熔塊的風險，實現了Ti32Ta合金鑄錠工程化批量生產。

技術領域

本發明屬于有色金屬加工技術領域，涉及一種高純凈性Ti32Ta合金鑄錠的制備方法。

背景技術

隨著核電工業的迅猛發展，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鈦合金由于其腐蝕抗力優良，主要用于制造乏燃料存儲器，以及后處理過程與高溫硝酸接觸的溶解器、蒸發器、耐壓器、閥門、管路以及風機等設備。其年均勻腐蝕速率遠小于0.1mm/y，且隨著腐蝕時間的增加，Ti35鈦合金的腐蝕速率逐漸趨于穩定，是后處理耐腐蝕抗輻照的優良材料，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。

Ti35合金中Ta元素熔點高達3017℃，密度高達16.60g/cm³，而活性金屬Ti的熔點僅為1668℃，密度僅4.50g/cm³，二者熔點、密度差異相差大，在真空自耗電弧熔煉時極易產生鉭不熔塊。在制備含難熔元素鈦合金時，通常的方式是通過粉末冶金法或熔煉法先制備中間合金，然后再制備含難熔元素鈦合金。但是，采用粉末冶金法制備中間合金存在雜質元素難以控制的問題，材料的純凈性較差；而采用傳統的熔煉法制備中間合金，由于Ta元素熔點遠高于Ti元素，中間合金中的鉭不熔塊風險較大。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，結合粉末冶金和熔煉法的優點，提供一種高純凈性Ti32Ta合金鑄錠的制備方法，以解決現有合金鑄錠雜質元素含量高、鉭不熔塊風險較大的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種高純凈性Ti32Ta合金鑄錠的制備方法，具體步驟如下：

1)選取符合要求的鈦粉和鉭粉，按照重量比Ta:Ti＝8:2進行混合，隨后進行等靜壓制、真空燒結、鍛造獲得指定尺寸的Ti80Ta棒材；

2)選取符合要求的Ti80Ta棒、鈦棒A和鈦棒B；

3)將長度相同的1根Ti80Ta和2n(n為不小于2的整數)根鈦棒A，按照Ti80Ta棒在內、鈦棒A在外的方式組合并捆綁，再進行焊接獲得Ti32Ta自耗電極；將1根鈦棒B焊接至所述Ti32Ta自耗電極的一端形成自耗電極C；

4)將步驟3)中焊接有鈦棒B的自耗電極C的一端向下，另一端向上吊裝至真空自耗電弧爐內，在真空狀態下與Ti32Ta同牌號輔助電極的下端對焊；在焊接前，在Ti80Ta棒和鈦棒A中間的間隙放置“螺釘狀”純鈦堵頭，用以防止焊接時熔體流入中間縫隙；

5)對步驟4)中的自耗電極C進行第一次熔煉得到一次錠；

6)將步驟5)中的n個一次錠(n為不小于2的整數)在車床上做平頭處理，且頭部和尾部倒30°～60°角，倒角深度為5mm～30mm；選擇其中1個一次錠鋸切分割為2個一次錠，分別標識為1#-1和1#-2；

7)將n+1個一次錠在等離子焊箱內頭尾相接水平放置在料架上，前后頂緊且上下夾緊，組合在真空等離子焊箱內焊接為自耗電極D；

8)對步驟7)中的自耗電極D進行第二次熔煉和第三次熔煉得到Ti32Ta合金鑄錠。