[發(fā)明專利]一種WSTi6421鈦合金的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210983904.5
• 申請(qǐng)日: 2022-08-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115386753B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉向宏;王凱旋;王文盛;田彥文;夏勇;王陽(yáng)陽(yáng);杜予晅;馮勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C1/03
• 分類號(hào): C22C1/03;C22C14/00;B23K10/02
• 代理公司: 西安新動(dòng)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61245
• 代理人: 苗凌

本發(fā)明涉及一種WSTi6421鈦合金的制備方法，包括如下步驟：S1、將海綿鈦、海綿鋯、TiSi中間合金和AlMoNb三元合金顆粒進(jìn)行混料，并將其壓制成多根正六邊形電極棒；S2、采用非鎢極氬氣保護(hù)等離子焊接方法將S2壓制完成的多根電極棒焊接成一根自耗電極；S3、將S2得到的自耗電極置于真空自耗電弧爐中進(jìn)行三次熔煉，得到WSTi6421合金鑄錠。該方法成功突破了工業(yè)1噸到8噸級(jí)大規(guī)格鑄錠化學(xué)成分均勻性控制技術(shù)，控制了鋁元素在熔煉過(guò)程中的燒損，避免了高熔點(diǎn)鉬、鉻、鈮元素不熔塊等冶金缺陷，有效地解決了成分偏析，雜質(zhì)和間隙元素的含量控制、批次穩(wěn)定性等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種WSTi6421鈦合金的制備方法。

背景技術(shù)

WSTi6421合金名義成分為T(mén)i-6Al-4Mo-2Zr-1Nb，WSTi6421合金具有較高的室溫強(qiáng)度、室溫塑性，優(yōu)良的沖擊韌性、斷裂韌性以及疲勞性能，是一種可用于航空航天結(jié)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能優(yōu)良的鈦合金材料。為了保證WSTi6421鑄錠成分的高均勻性，從使用的中間合金到鑄錠的熔煉工藝都采用了專用的制備工藝。例如采用電磁懸浮熔煉制備高均勻的AlMoNb中間合金；控制海綿鈦、海綿鋯以及中間合金的粒度，使得混料過(guò)程中各添加料均勻混合和分布；使用專有六邊形模具制備電極塊，減小第一次熔煉過(guò)程中坩堝與電極塊的間隙差異，提供熔煉過(guò)程中熔池橫向成分均勻性。采用三次真空自耗熔煉方法提高鑄錠的成分均勻性；此外，在第二次和第三次熔煉時(shí)，采用專有技術(shù)，進(jìn)一步的提高鑄錠的成分均勻性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種WSTi6421鈦合金的制備方法，解決了WSTi6421合金中易偏析元素鉬和高熔點(diǎn)元素鉬、鈮的成分均勻性的控制難題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種WSTi6421鈦合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、將海綿鈦、海綿鋯、TiSi中間合金和AlMoNb三元合金顆粒進(jìn)行混料，并將其壓制成多根正六邊形電極棒；

S2、采用非鎢極氬氣保護(hù)等離子焊接方法將S2壓制完成的多根電極棒焊接成一根自耗電極；

S3、將S2得到的自耗電極置于真空自耗電弧爐中進(jìn)行三次熔煉，得到WSTi6421合金鑄錠。

進(jìn)一步地，所述S1具體為：將海綿鈦、海綿鋯、TiSi中間合金和AlMoNb三元合金顆粒放置于含內(nèi)置擋板混料器中，采用雙軸換向轉(zhuǎn)動(dòng)方式混料，混料時(shí)間為50s-70s，將混合均勻原材料放置于專有六邊形模具下部，使用油壓機(jī)采用雙向二次壓制的方式將其壓制成3根等邊六邊形電極棒，壓制強(qiáng)度為25～30MPa。

進(jìn)一步地，所述S2中電極棒共有3根，電極棒接觸面焊接路徑采用環(huán)形焊接。

進(jìn)一步地，所述S3中三次熔煉具體包括：

第一次熔煉：采用電流控制，坩堝規(guī)格Φ160mm～Φ640mm，出爐后打磨鑄錠表面；

第二次熔煉：采用恒熔速控制，坩堝規(guī)格Φ220mm～Φ850mm；

第三次熔煉：采用熔深、熔池流動(dòng)強(qiáng)度控制，坩堝規(guī)格Φ280mm～Φ920mm。

進(jìn)一步地，所述第二次熔煉的熔煉過(guò)程分為兩個(gè)階段：熔煉過(guò)程前90％，熔速為5kg/min～22kg/min；熔煉過(guò)程后10％，熔速以近反比例函數(shù)曲線的形式逐級(jí)降低。