專利名稱：大規(guī)格高性能鈦及鈦合金錠的熔鑄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大規(guī)格高性能鈦及鈦合金錠的熔鑄方法。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐腐蝕和極為優(yōu)良的機(jī)械性能。其應(yīng)用已從化工、能 源、環(huán)保等擴(kuò)展到艦艇、航空、航天等高科技領(lǐng)域，同時(shí)對鈦及鈦合金的性能提出了更高的 要求。傳統(tǒng)的小規(guī)格鈦及鈦合金熔煉的效率低，鈦合金化學(xué)成分的偏析和不理想的金相組 織對其機(jī)械性能產(chǎn)生不良影響，滿足不了鈦及鈦合金在各領(lǐng)域特別是航空、航天領(lǐng)域日益 增長的應(yīng)用要求。現(xiàn)有技術(shù)采用真空自耗電極電弧爐熔煉鈦合金錠偏析缺陷普遍存在。在 熔化過程中，合金元素在凝固結(jié)晶過程時(shí)的分配系數(shù)各異，這樣不可避免地使合金元素或 化合物在樹枝狀晶間富集而形成偏析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題提供一種大規(guī)格高性能鈦及鈦合金錠熔鑄方法，有效克 服鈦合金中合金成分的偏析，并改善金相顯微組織結(jié)構(gòu)，提高機(jī)械性能，提高熔煉效率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案適當(dāng)控制電極氬弧焊時(shí)氬氣保護(hù)措施，熔煉時(shí)采用較高 的真空度，有效降低N、0、C等間隙元素的濃度，避免熔錠產(chǎn)生粗大晶界、碳化物網(wǎng)脆化等， 減少裂紋產(chǎn)生，提高鈦合金強(qiáng)度。增大電極壓制密度和電極焊接質(zhì)量，避免熔煉中掉塊減少 亮條偏析(AL、V偏析)。采用二次自耗熔煉并適當(dāng)增大二次熔煉熔池(坩堝直徑)改善鈦 合金錠成分的均勻性，熔錠的顯微組織為(α+β)網(wǎng)狀組織，斷裂韌性最高。本發(fā)明的具體工藝步驟為(1)壓制電極將純鈦或鈦合金原料壓制成電極塊，電極塊密度> 3. 2g/cm3 ；(2)組焊電極采用氬弧焊接將壓制成得電極塊組焊成大型自耗電極，且組焊的 電極端面與長度方向垂直，電極彎曲度< 5%0 ；(3) 一次真空自耗熔煉將組焊好的電極放入真空自耗電極電弧爐中進(jìn)行一次熔 煉，爐內(nèi)工作真空度彡0. 08 X IOpa,熔煉電流10 28KA，熔煉電壓20 40V，水溫20 50°C，熔煉好的鑄錠自然冷卻2 4小時(shí)后出爐制成一次鑄錠，出爐溫度< 400°C ；(4) 二次真空自耗熔煉將一次鑄錠清洗、冒口端平頭后裝爐作為電極進(jìn)行二次 熔煉制成成品鑄錠，工藝參數(shù)同步驟(3)。所述步驟⑴采用零極海綿鈦壓制電極塊。所述步驟(1)采用零極海綿鈦、Al-V中間合金及純Al混料壓制電極塊。所述步驟中二次真空自耗熔煉的坩堝直徑大于一次真空自耗熔煉的坩堝直徑。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比能有效克服鈦合金中合金成分的偏析，并改善金相顯微組 織結(jié)構(gòu)，避免熔錠產(chǎn)生粗大晶界、碳化物網(wǎng)脆化等，減少裂紋產(chǎn)生，提高鈦合金強(qiáng)度和機(jī)械 性能，提高熔煉效率。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 TA2純鈦鑄錠熔煉。(1)壓制電極將零極海綿鈦壓制電極，密度> 3. 2g/cm3,電極塊重量lOOKg，電極 塊數(shù)50塊，電極總重5000Kg ；(2)組焊電極采用氬弧焊接將壓制成的電極塊組焊成大型自耗電極，且組焊的 電極端面與長度方向垂直，電極彎曲度< 5%0 ；(3) 一次真空自耗熔煉將組焊好的電極放入真空自耗電極電弧爐Φ 720mm的坩 堝中進(jìn)行一次熔煉，爐內(nèi)工作真空度彡0. OSXIOpa，熔煉電流10 28KA，熔煉電壓20 40V,水溫20 50°C，熔煉好的鑄錠自然冷卻2 4小時(shí)后出爐制成Φ 720mm 一次鑄錠，出 爐溫度< 400°C ；(4) 二次真空自耗熔煉將一次鑄錠清洗、冒口端平頭后裝爐作為電極放入真空 自耗電極電弧爐中進(jìn)行二次熔煉制成Φ 840mm成品鑄錠，熔煉坩堝Φ 840mm，工藝參數(shù)同步 驟(3)。實(shí)施例2 :TC4鈦合金鑄錠熔煉。(1)壓制電極將海綿鈦89. 64Kg、Al-V中間合金7. 150Kg、Al豆3. 210Kg混料后 壓制電極，密度> 3. 2g/cm3，壓制電極塊重量100kg。電極塊重量lOOKg，電極塊數(shù)50塊，電 極總重5000Kg ；(2)組焊電極采用氬弧焊接將壓制成的電極塊組焊成大型自耗電極，且組焊的 電極端面與長度方向垂直，電極彎曲度< 5%0 ；(3) 一次真空自耗熔煉將組焊好的電極放入真空自耗電極電弧爐Φ 640mm的坩 堝中進(jìn)行一次熔煉，爐內(nèi)工作真空度彡0. OSXIOpa，熔煉電流10 28KA，熔煉電壓20 40V,水溫20 50°C，熔煉好的鑄錠自然冷卻2 4小時(shí)后出爐制成Φ 640mm 一次鑄錠，出 爐溫度< 400°C ；(4) 二次真空自耗熔煉將一次鑄錠清洗、冒口端平頭后裝爐作為電極放入真空 自耗電極電弧爐中進(jìn)行二次熔煉制成Φ 720mm成品鑄錠，熔煉坩堝Φ 720mm，工藝參數(shù)同步 驟(3)。
權(quán)利要求
一種大規(guī)格高性能鈦及鈦合金錠的熔鑄方法，其特征是(1)壓制電極將純鈦或鈦合金原料壓制成電極塊，電極塊密度＞3.2g/cm3；(2)組焊電極采用氬弧焊接將壓制成的電極塊組焊成大型自耗電極，且組焊的電極端面與長度方向垂直，電極彎曲度≤5‰；(3)一次真空自耗熔煉將組焊好的電極放入真空自耗電極電弧爐中進(jìn)行一次熔煉，爐內(nèi)工作真空度≤0.08×10pa，熔煉電流10～28KA，熔煉電壓20～40V，水溫20～50℃，熔煉好的鑄錠自然冷卻2～4小時(shí)后出爐制成一次鑄錠，出爐溫度＜400℃；(4)二次真空自耗熔煉將一次鑄錠清洗、冒口端平頭后裝爐作為電極進(jìn)行二次熔煉制成成品鑄錠，工藝參數(shù)同步驟(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)格高性能鈦及鈦合金錠的熔鑄方法，其特征是采 用零極海綿鈦壓制電極塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)格高性能鈦及鈦合金錠的熔鑄方法，其特征是采 用零極海綿鈦、Al-V中間合金及純Al混料壓制電極塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種大規(guī)格高性能鈦及鈦合金錠的熔鑄方法，其特 征是二次真空自耗熔煉的坩堝直徑大于一次真空自耗熔煉的坩堝直徑。
全文摘要
一種大規(guī)格高性能鈦及鈦合金錠的熔鑄方法，(1)壓制電極將純鈦或鈦合金原料壓制成電極塊；(2)組焊電極采用氬弧焊接將壓制成的電極塊組焊成大型自耗電極；(3)一次真空自耗熔煉將組焊好的電極放入真空自耗電極電弧爐中進(jìn)行一次熔煉制成一次鑄錠；(4)二次真空自耗熔煉將一次鑄錠作為電極進(jìn)行二次熔煉制成成品鑄錠。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比能有效克服鈦合金中合金成分的偏析，并改善金相顯微組織結(jié)構(gòu)，避免熔錠產(chǎn)生粗大晶界、碳化物網(wǎng)脆化等，減少裂紋產(chǎn)生，提高鈦合金強(qiáng)度和機(jī)械性能，提高熔煉效率。
文檔編號C22B9/20GK101994015SQ200910023710
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者趙坤 申請人:寶雞力興鈦業(yè)有限公司