TC25钛合金铸锭制备的方法及其铸锭技术

本发明专利技术的TC25钛合金铸锭制备的方法，属于合金复合材料的技术领域，克服现有技术中的方法在制备TC25钛合金铸锭时易出现的W、Mo元素分布均匀性差，致使成品率较低等技术问题。该方法包括:S1:制作电极块，所述电极块根据钛合金铸锭的原料采用电极压制的方式制成；S2:多个所述电极块组拼后，经真空等离子焊接形成自耗电极；S3:多次熔炼所述自耗电极制备钛合金铸锭；S4:加工处理所述钛合金铸锭形成TC25钛合金铸锭的成品及其产品。本发明专利技术用以完善铝TC25钛合金铸锭的工艺流程，满足人们对TC25钛合金铸锭各个元素分布均匀的要求。

【技术实现步骤摘要】
TC25钛合金铸锭制备的方法及其铸锭
本专利技术属于有色金属加工的
，尤其涉及一种TC25钛合金铸锭制备的方法及其铸锭。
技术介绍
TC25钛合金由俄罗斯的BT25钛合金演变而成，名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-2Sn-2Mo-1W-0.2Si。因合金中添加高熔点的W元素及高熔点Mo元素，使得TC25的热强性和耐热性得到极大提高，适合在500℃～550℃下长期服役。由于其室温性能、高温强度、断裂韧性、疲劳性能等匹配良好，综合性能优异，已作为航空发动机的首选的材料之一，国内主要用于涡扇13发动机高压压气机盘和机匣。为满足航空发动机的使用需求，需要对TC25钛合金的生产过程进行严格控制，其中熔炼过程尤为重要。由于TC25钛合金中W元素的含量达1％，Mo元素含量为2％，如果熔炼工艺不合理，极易导致出现高熔点W夹杂或Mo元素偏析导致的铸锭报废或铸锭化学元素偏析等情况，难以满足实际应用要求。如何通过选择合理的原材料类型及制定合理的熔炼工艺参数，实现大锭型TC25铸锭无HDI缺陷、元素分布均匀，一致性良好，成品率高，是该合金熔炼控制的一大难点。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种TC25钛合金铸锭的制备方法，克服现有技术中的方法在制备TC25钛合金铸锭时易出现的W、Mo元素分布均匀性差，致使成品率较低等技术问题。本专利技术创造有诸多有益效果，详见下文叙述。为实现上述目的，一方面本专利技术提供了如下技术方案：一种TC25钛合金铸锭制备的方法，所述方法包括以下步骤：S1:制作电极块，所述电极块根据钛合金铸锭的原料采用电极压制的方式制成；S2:多个所述电极块组拼后，经真空等离子焊接形成自耗电极；S3:多次熔炼所述自耗电极制备钛合金铸锭；S4:加工处理所述钛合金铸锭形成TC25钛合金铸锭的成品；在一个优选或可选的实施方式中，S4中所述成品的直径为Φ500mm～Φ920mm。在一个优选或可选的实施方式中，S1中所述原料包括：HTi、AlMoWTi合金、AlMo65合金、HZr、TiSn80、TiSi50、Al豆和TiO2，其中AlMoWTi合金中W的含量为7％～16％，Mo的含量为20％～40％；AlMo65合金中Mo的含量为60％～70％。在一个优选或可选的实施方式中，S1中所述原料混合均匀后，经油压机压制成所述电极块，所述油压机的压制压强为26～38Mpa；多个所述电极块组拼后经真空等离子焊接，制备所述自耗电极。在一个优选或可选的实施方式中，S3中多次熔炼所述自耗电极制备钛合金铸锭的方法包括：末次熔炼的所述自耗电极进入补缩阶段及补缩小电流保温阶段均留有预留量，在所述预留量进入补缩阶段且熔速为0kg/min时或接近0kg/min时，保持2kA～4kA的电流30min～60min后跳闸，停止所述自耗电极的熔炼。在一个优选或可选的实施方式中，所述自耗电极进入补缩阶段的起始预留重量为所述自耗电极总重量的3％-10％，补缩低电流保温阶段的自耗电极预留量为0.3％-0.9％。在一个优选或可选的实施方式中，首次熔炼所述自耗电极第的电弧熔炼控制漏率在1.0Pa/min以下，真空度在2.0Pa以下，熔炼电流20kA～30kA，熔炼电压30V～38V；稳弧电流为5A～15A直流。在一个优选或可选的实施方式中，所述自耗电极经三次熔炼，其中：第二次和第三次熔炼控制漏率在0.8Pa/min以下，真空度在1.0Pa以下，熔炼速度13kg/min～16kg/min，熔炼电压30～38V，稳弧电流为10A～20A交流。另一方面提供一种TC25钛合金的铸锭，所述铸锭使用以上部分或全部所述的方法制备。在一个优选或可选的实施方式中，所述铸锭的成品直径为Φ500mm～Φ920mm。与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：TC25钛合金中W元素的含量达1％，Mo元素含量达2％，其中纯W的熔点为3410℃，纯Mo的熔点为2620℃，如元素加入方式及熔炼工艺不合理，极易出现W、Mo元素熔解不充分，进而导致出现高熔点W、Mo夹杂的情况出现，致使成品无法使用，通过原材料类型及成分含量的精确选择及控制，并结合原材料成分含量，制定合理的自耗电极的多次熔炼工艺参数，使TC25成品铸锭中无HDI缺陷，W、Mo元素充分熔解并分布均匀，成品率高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的TC25钛合金铸锭制备的方法的工艺框架图。具体实施方式为使本专利技术的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是专利技术一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。下面结合附图对本专利技术的TC25钛合金铸锭制备的方法做进一步详细描述：其方法包括以下步骤，如图1所示：S1:制作电极块，电极块根据钛合金铸锭的原料采用电极压制的方式制成。例如，混料完成后，使用8000吨油压机将其压制成电极块，压制压强为26～38Mpa，电极压制的方式为二次压制，26～38Mpa可提高电极中原材料的结合强度，提高后续熔炼过程的稳定性；S2:多个电极块组拼后，经真空等离子焊接形成自耗电极；S3:三次熔炼自耗电极制备钛合金铸锭；三次熔炼自耗电极，使原料中的W、Mo元素在铸锭中充分合金化及分布均匀化，并在补缩环节提高成品的成品率。经过真空自耗电弧熔炼后的铸锭进行表面扒皮、探伤、锯切冒口后得到TC25钛合金成品铸锭。S4:加工处理钛合金铸锭形成TC25钛合金铸锭的成品。作为可选的实施方式，S1中原料包括：HTi、AlMoWTi合金、AlMo65合金、HZr、TiSn80、TiSi50、Al豆和TiO2，其中AlMoWTi合金中W的含量为7％～16％，Mo的含量为20％～40％；AlMo65合金中Mo的含量为60％～70％，其中，W元素的加入方式为AlMoWTi，采用四元合金的方式加入W，并严格控制难熔金属W、Mo在四元合金中的比例，可显著降低四元合金AlMoWTi的熔点，进而确保其在铸锭生产过程中的合金化程度。Mo元素除来源于AlMoWTi四元合金外，还以AlMo合金的形式加入，Mo元素含量为60-70％，同样是为了降低难熔金属Mo的熔点，确保后续熔炼过程中的合金化程度。S3中多级熔炼自耗电极制备钛合金铸锭的方法包括：多次，优选为三次熔炼，末次熔炼的自耗电极在补缩的低电流保温阶段留有预留重量，在补缩阶段剩余重量达到该预留重量范围且熔速为0kg/min时或接近0kg/min时，保持2kA～4kA的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TC25钛合金铸锭制备的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/nS1:制作电极块，所述电极块根据钛合金铸锭的原料采用电极压制的方式制成；/nS2:多个所述电极块组拼后，经真空等离子焊接形成自耗电极；/nS3:多次熔炼所述自耗电极制备钛合金铸锭；/nS4:加工处理所述钛合金铸锭形成TC25钛合金铸锭的成品。/n

【技术特征摘要】
1.一种TC25钛合金铸锭制备的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1:制作电极块，所述电极块根据钛合金铸锭的原料采用电极压制的方式制成；
S2:多个所述电极块组拼后，经真空等离子焊接形成自耗电极；
S3:多次熔炼所述自耗电极制备钛合金铸锭；
S4:加工处理所述钛合金铸锭形成TC25钛合金铸锭的成品。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中所述成品的直径为Φ500mm～Φ920mm。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中所述原料包括：HTi、AlMoWTi合金、AlMo65合金、HZr、TiSn80、TiSi50、Al豆和TiO2，其中AlMoWTi合金中W的含量为7～16％，Mo的含量为20％～40％；AlMo65合金中Mo的含量为60％～70％。


4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，S1中所述原料混合均匀后，经油压机压制成所述电极块，所述油压机的压制压强为26～38Mpa；多个所述电极块组拼后在真空环境下进行焊接，制备所述自耗电极。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S3中多次熔炼所述自耗电极制备钛合金铸锭的方法包括：末次熔炼进入补缩阶段及...

【专利技术属性】
技术研发人员：华正利，同朴超，尚金金，何永胜，王凯旋，刘向宏，
申请(专利权)人：西部超导材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61