【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钛合金铸锭制备，具体涉及一种多元钛合金铸锭的制备方法。
技术介绍
1、钛及其合金具有诸多优异的性能，如比强度高、耐腐蚀、耐高温以及良好的综合工艺性能等，在现代工业级科学
内日益成为引人瞩目的材料，在航天、航空、石油、化工、轻工、冶金、机械和能源等众多领域得到了广泛的应用。部分钛合金中的合金元素较多，常含有四种以上的合金元素，且合金元素多以中间合金的形式加到钛合金中。目前，钛合金中的合金元素大多采用金属单质或二元合金的形式引入，为达到使用时的性能要求，需要添加多种二元合金，而这种方式易造成产品性能的不稳定，给钛合金的生产过程造成困难。此外，多组元钛合金中含有多种元素，且不同元素的熔炼、凝固过程不同，使用多种不同的中间合金制备的钛合金易出现元素偏析、夹杂等冶金隐患。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种多元钛合金铸锭的制备方法。该方法采用化学成分稳定的海绵钛和四元以上的多元中间合金作为原料，采用特定的布料方式、特定压制、铜极等离子真空焊箱焊接，严格控制真空自耗电弧熔炼过程相应参数，通过把控各个环节，避免了熔炼过程中因熔点差造成的元素烧损、因密度差导致的成分不均匀等现象，提高了中间合金成分的均匀稳定性，进而制备得到元素分布均匀、无冶金缺陷、表面质量良好的多元钛合金铸锭，满足工业化生产对钛合金铸锭的要求。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，该方法包括以下
3、步骤一、准备原料：根据目标产物多元钛合金铸锭的组成含量，采用0级海绵钛、四元以上的多元中间合金作为原料并进行备料；
4、步骤二、布料压料：称取步骤一中备料的0级海绵钛和多元中间合金进行混料、布料和压料，得到电极块；
5、步骤三、电极焊接：将若干个步骤二中得到的电极块在真空焊箱内进行真空铜极等离子组焊处理，得到自耗电极；
6、步骤四、真空熔炼：将步骤三中得到的自耗电极在真空自耗电弧炉中进行真空自耗电弧熔炼，得到多元钛合金铸锭。
7、上述的一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤一中所述0级海绵钛的粒度为3mm～12.7mm，所述多元中间合金的粒度为1mm～3mm。该粒度的0级海绵钛具有海绵状的孔隙结构和较小的体积，保证了海绵钛与多元中间合金充分混匀，并在压制后具有足够的结合强度，避免熔料过程中发生电极块掉渣而引起产品铸锭中成分偏析；控制多元中间合金的粒度为1mm～3mm保证了混料过程中海绵钛与多元中间合金混合均匀，减少了后续偏析风险。同时，通常根据目标产物多元钛合金铸锭选取四元以上的多元中间合金作为原料，且多元中间合金的成分均匀稳定，完全符合目标铸锭的成分要求。
8、上述的一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤二中所述混料、布料和压料的过程为：将0级海绵钛均分为5份，将多元中间合金均分为3份，取3份0级海绵钛分别与3份多元中间合金使用混料机一一进行混合处理3min，得到3份混合物，然后将1份0级海绵钛倒入压料模具中铺平，再分批倒入3份混合物并铺平，最后倒入1份0级海绵钛并铺平，使用油压机进行压制，得到电极块。本专利技术通过取部分均分后的0级海绵钛分别与均分后的多元中间合金一一混料，使得0级海绵钛、多元中间合金再混合物中形成适宜的体积比，有利于两者的完全均匀化，进而保证产物多元钛合金铸锭中各元素的均匀分；同时布料时在最下层和最上层均铺设0级海绵钛，保证了压制过程中位于中间的混合物包括多元中间合金无掉渣现象，且海绵钛的焊接性能良好，有利于后续电极焊接工艺。
9、上述的一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤三中通过真空铜极等离子组焊处理将若干个电极块焊接为电极杆，即自耗电极。该焊接方式使用铜极焊枪彻底避免了常规使用钨极焊枪导致钛合金铸锭中的钨夹杂问题，具有焊接热影响区小、焊接形变小和焊接质量高等优点。
10、上述的一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤四中所述真空自耗电弧熔炼的次数为三次，其中第一次真空自耗电弧熔炼时采用小起弧电流及熔炼电流，第二次真空自耗电弧熔炼时增大稳弧电流。本专利技术将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，通过对自耗电极进行第一次真空自耗电弧熔炼获得一次锭，然后对一次锭进行第二次真空自耗电弧熔炼获得二次锭，再对二次锭进行第三次真空自耗电弧熔炼获得多元钛合金铸锭。由于四元以上的多元中间合金易合金化，本专利技术通过在一次熔炼时采用小起弧电流及熔炼电流(通常，直径220mm坩埚的常规熔炼电流为6ka～10ka，本专利技术熔炼电流较常规降低1ka～2ka，起弧电流也较常规降低0.5ka)以控制熔速稳定，在二次熔炼时增大稳弧电流(通常，直径280mm坩埚的常规稳弧电流为6a～10a，本专利技术熔炼电流较常规增加0.5a～1a)，有效保证了产品铸锭成分的均匀性，该熔炼方式还具有工艺简单、熔炼均匀化效果好等优点。
11、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
12、1、本专利技术采用四元以上的多元中间合金作为原料，利用该多元中间合金中和了各元素之间的熔点差和密度差，避免了熔炼过程中因熔点差造成的元素烧损、因密度差导致的成分不均匀等现象，提高了中间合金成分的均匀稳定性，进而避免多元钛合金铸锭中出现元素偏析、夹杂等冶金隐患，提高了多元钛合金铸锭的质量。
13、2、常规钛合金熔炼过程中大多采用单元素金属或二元中间合金为原料，导致钛合金铸锭整体均匀性差、易出现偏析或夹杂，本专利技术采用四元以上的多元中间合金作为中间合金原料，很好地避免了熔炼过程中因中间合金混料不均或熔炼相差过大造成的铸锭偏析，制备的钛合金铸锭整体均匀性良好，且由于四元以上多元中间合金制备时已整体进行了均匀化，从而将其作为原料能够获得成分均匀、偏析小、杂质含量低且整体质量良好的钛合金铸锭。
14、3、常规钛合金熔炼过程中大多采用单元素金属或二元中间合金为原料进行电极块压制，配料计算、称重、混料、焊接过程较复杂，需计算称重多种合金并进行混料、焊接，过程易出错，本专利技术采用0级海绵钛与四元以上多元中间合金为原料进行电极块压制，仅需称重一种合金与海绵钛混合，整个混料过程简单易行，且混料后压制的电极块内整体合金分布均匀，为后续熔炼制备出高质量的多元钛合金铸锭奠定基础。
15、4、本专利技术采用三层布料方式，将0级海绵钛作为电极块的上、下包裹料，将0级海绵钛与多元中间合金的混合物放在中间，避免了中间合金掉料引起边弧导致的产品铸锭成分不均，同时将0级海绵钛与多元中间合金分3次混合制备电极，使得0级海绵钛与多元中间合金形成适宜的体积比，确保了电极块中物料的均匀性，保证了后续熔炼过程的顺利进行。
16、5、常规钛合金熔炼过程对于易偏析元素如cr、fe等大多使用金属单质或二元合金作为原料，本专利技术采用包含易偏析元素的四元以上的多元中间合金能够更好地保证多元钛合金铸锭整体均匀性，减少易偏析元素在多元钛合金铸锭中偏析的情况发生。
17本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤一中所述0级海绵钛的粒度为3mm～12.7mm，所述多元中间合金的粒度为1mm～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤二中所述混料、布料和压料的过程为：将0级海绵钛均分为5份，将多元中间合金均分为3份，取3份0级海绵钛分别与3份多元中间合金使用混料机一一进行混合处理3min，得到3份混合物，然后将1份0级海绵钛倒入压料模具中铺平，再分批倒入3份混合物并铺平，最后倒入1份0级海绵钛并铺平，使用油压机进行压制，得到电极块。
4.根据权利要求1所述的一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤三中通过真空铜极等离子组焊处理将若干个电极块焊接为电极杆，即自耗电极。
5.根据权利要求1所述的一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤四中所述真空自耗电弧熔炼的次数为三次，其中第一次真空自耗电弧熔炼时采用小起弧电流及熔炼电流，第二次真空自耗电弧熔炼时增大稳弧电流。
...【技术特征摘要】
1.一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤一中所述0级海绵钛的粒度为3mm～12.7mm，所述多元中间合金的粒度为1mm～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种多元钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，步骤二中所述混料、布料和压料的过程为：将0级海绵钛均分为5份，将多元中间合金均分为3份，取3份0级海绵钛分别与3份多元中间合金使用混料机一一进行混合处理3min，得到3份混合物，然...
【专利技术属性】
技术研发人员：李欣琳，王国栋，郭金明，韩呈祥，邢学伟，张英明，张天有，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：
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