一种Ti6242s合金铸锭的制备方法技术

本发明专利技术提供一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，所述铸锭按照重量百分比的组成为：铝5.5％

【技术实现步骤摘要】
一种Ti6242s合金铸锭的制备方法


[0001]本专利技术属于合金铸锭制备
，具体涉及一种Ti6242s合金铸锭的制备方法。

技术介绍

[0002]钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性能好等优点，是航空航天工业中重要的结构材料。70年代，钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20％～30％，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机也都使用钛合金板材焊接件。
[0003]Ti6242s钛合金在航空发动机中的用量很大，主要应用在压气机盘、整体叶盘、叶片与机匣等部件。Ti6242s钛合金含有钼、锆等难熔金属。其中主要成分的熔点和密度如下：钼的熔点2620℃，密度10.2g/cm3；锆的熔点1852℃，密度6.49g/cm3；锡的熔点232℃，密度7.28g/cm3；硅的熔点1410℃，密度2.33g/cm3；钛的熔点1668℃，密度4.5g/cm3。其含有的各种合金元素的熔点和密度与钛比较相差很大，导致Ti6242s钛合金铸锭的熔炼难度很大。常规的Ti6242s钛合金铸锭生产方法是采用二元中间合金：AlSn50中间合金、AlMo60中间合金、AlSi中间合金以及海绵锆(或AlSn50中间合金、AlMo70中间合金、AlMoSi中间合金、AlZr50中间合金)，生产过程中加入的合金种类较多，造成生产效率低，成本较高。并且各种中间合金粒度及规格形状存在差异，与海绵钛混料很难混合均匀，所以铸锭易存在偏析和夹杂冶金缺陷的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种Ti6242s合金铸锭的制备方法，该方法通过添加一种铝锡锆钼硅中间合金和铝豆，经过两次真空自耗电弧炉熔炼，制备的铸锭化学成分符合AMS 4976标准。本专利技术的技术方案为：
[0005]第一个方面，本专利技术提供一种Ti6242s合金铸锭，所述铸锭按照重量百分比的组成为：铝5.5％
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6.5％，锡1.8％
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2.2％，锆3.6％
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4.4％，钼1.8％
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2.2％，硅0.06％
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0.1％，余量为钛及不可避免杂质。
[0006]第二个方面，本专利技术提供一种Ti6242s合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)根据上述重量份组成将海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金和铝豆配料后混合均匀；
[0008](2)将混合原料压制成密度>3g/cm3的若干个电极块；
[0009](3)将若干个所述电极块组合排列后焊接成电极棒；
[0010](4)将电极棒经过两次真空自耗电弧炉熔炼，即得。
[0011]优选地，所述海绵钛的粒度为0.83
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12.7mm。
[0012]优选地，所述铝锡锆钼硅中间合金粒度为1
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6mm。
[0013]进一步地，所述铝锡锆钼硅中间合金按照重量百分比的组成为：铝37.2％
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41.2％，锡14.3％
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16.3％，锆29.5％
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31.5％，钼14.3％
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16.3％％，硅0.4％
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0.6％，以及不可避免杂质。
[0014]优选地，所述铝豆的粒度为5
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12mm。
[0015]进一步地，所述真空自耗电弧炉熔炼的控制参数为：真空度<5Pa，漏气率<3pa/5分，熔炼电流5～18kA，熔炼电压20～47V。
[0016]进一步地，所述铝锡锆钼硅中间合金的制备方法包括以下步骤：
[0017](1)将铝粉、二氧化锡、三氧化钼、二氧化锆、硅粉、氯酸钾、氟化钙进行烘干，所有原料烘干后，按照铝锡锆钼硅中间合金的组分组成配料并混合均匀；
[0018](2)将混好的原料进行初步冶炼得到铝锡锆钼硅合金锭，合金锭表面经过喷砂处理后，破碎成3
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30mm的合金块；
[0019](3)将破碎好的铝锡锆钼硅合金块进行二次重熔精炼。
[0020]优选地，所述二次重熔精炼的控制过程为：体系真空度不低于10Pa，通入氩气绝对压力为400～500Pa，先在50～55kw功率下加热30～40分钟，再于140～145kw功率下熔化合金块得到合金熔体，进一步于160～165kw功率下精炼3～5分钟；精炼完毕，以水冷铜坩埚为锭模进行浇铸，得到精炼合金锭，冷却后经表面处理并破碎成1
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6mm的精炼合金块，即得。
[0021]相较于现有技术，本专利技术的技术效果是：
[0022]1)本专利技术通过添加一种铝锡锆钼硅中间合金，即可有效提高铸锭成分均匀性和冶金质量。
[0023]2)相对原有工艺，铝锡锆钼硅中间合金的生产工艺简单，与原有的使用二元中间AlSn50中间合金、AlMo60中间合金、AlSi中间合金加海绵锆(或AlSn50中间合金、AlMo70中间合金、AlMoSi中间合金、AlZr50中间合金)相比，工艺过程操作简单，质量更好把控，并且成本更低。
[0024]3)本专利技术获得的Ti6242s合金材料化学成分均匀，各元素偏差小，并且力学性能高，可以满足航空航天领域对高性能钛合金材料的要求。
具体实施方式
[0025]在本专利技术的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0026]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本专利技术的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本专利技术的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本专利技术的保护范围内。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供一种Ti6242s合金铸锭及其制备方法，具体的制备方法如下：
[0029]步骤1，按照铸锭目标化学成分计算称取所需海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金。
[0030]采用的铝锡锆钼硅中间合金含量为铝41.17％，锡14.3％，锆29.5％，钼14.3％，硅0.4％。按照成分Ti
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6Al
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1.93Sn
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3.98Zr
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1.93Mo
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0.06Si配料，经计算熔炼140kgTi6242s钛合金铸锭需要海绵钛120.5kg，铝锡锆钼硅中间合金18.9kg，铝豆0.6kg。所需海绵钛粒度为
0.83
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12.7mm，铝锡锆钼硅中间合金粒度为1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ti6242s合金铸锭，其特征在于：所述铸锭按照重量百分比的组成为：铝5.5％
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6.5％，锡1.8％
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2.2％，锆3.6％
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4.4％，钼1.8％
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2.2％，硅0.06％
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0.1％，余量为钛及不可避免杂质。2.权利要求1所述的Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)根据权利要求1所述的重量份组成将海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金和铝豆配料后混合均匀；(2)将混合原料压制成密度>3g/cm3的若干个电极块；(3)将若干个所述电极块组合排列后焊接成电极棒；(4)将电极棒经过两次真空自耗电弧炉熔炼，即得。3.根据权利要求2所述的一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述海绵钛的粒度为0.83
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12.7mm。4.根据权利要求2所述的一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述铝锡锆钼硅中间合金粒度为1
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6mm。5.根据权利要求2所述的一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述铝锡锆钼硅中间合金按照重量百分比的组成为：铝37.2％
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41.2％，锡14.3％
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16.3％，锆29.5％
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31.5％，钼14.3％
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16.3％％，硅0.4％...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英辉，王振东，刘海波，张忠世，王啸虎，
申请(专利权)人：忠世高新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：