【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛合金铸锭生产，具体涉及一种高均匀性tc18钛合金锭的制备方法。
技术介绍
1、随着航空航天等高端装备的快速发展，航空用框梁类承力结构件、飞机起落架等均需要比强度、比刚度和其他综合性能等更高的钛合金。tc18钛合金是一种高强韧型近β钛合金，该合金具有良好耐腐蚀性，退火状态下的组织中具有数量大致相等的α相和β相，强度可达1080mpa以上，是退火状态下强度最高的钛合金之一，退火后具有良好的焊接性能，最高工作温度可达400℃；同时tc18合金可淬透截面厚度高达250mm，特别适合制造飞机机身和起落架上的大型承力结构件，在飞机结构中用tc18钛合金代替高强钢或ti6al4v合金，可减重15％～20％。该合金一般在双重退火状态下使用，也可以通过固溶时效进行强化处理，其主要半成品包括板材、棒材、管材、紧固件、挤压型材和锻件等，由于tc18的良好的综合力学性能，未来有望超过tc4成为应用更广的主流钛合金。
2、目前国内钛合金企业生产tc18主要采用分别添加钒铝、铝钼、金属铬、钛铁和铝豆的方式来满足成分要求，由于添加合金形状和物化性能各异，含有5％的高熔点元素mo，1％的cr和1％的fe等易偏析元素，在钛合金的原材料混料和铸锭熔炼过程中容易形成高密度夹杂和成分偏析，熔炼成分均匀性不易控制，钛合金铸锭成分波动较大，从而导致材料的组织及力学性能不合格。此外tc18钛合金熔炼、锻造及热处理过程相对较复杂，导致tc18生产成本较高，严重制约了tc18的推广应用。
3、经查询，申请公布号为cn116851665a的
4、申请公布号为cn113122726a的专利技术专利申请公开了一种tc18钛合金废料回收重熔工艺，包括如下步骤：步骤1：原材料配料；步骤2：按照规定的布料方式依次码放在电子束冷床炉进料器中；步骤3：电子束冷床炉熔炼；步骤4：将电子束冷床炉熔炼后的铸锭进行真空自耗电弧熔炼炉重熔，重熔完成后进行铸锭质量检验。该专利的工艺能够高效回收重熔各种类型(板、棒、饼、屑等)的tc18钛合金废料，可实现不同规格类型铸锭的熔炼，可以生产方形铸锭、圆形铸锭及空心铸锭等。
5、申请公布号为cn102644006a的专利技术专利申请公布了一种tc18钛合金真空熔炼制备方法，其工艺流程包括：合金元素配比→中间合金与海绵钛混料→电极压制、焊接→真空自耗炉三次熔炼→扒皮取样、探伤→铸锭成品。该专利主要解决成分偏析以及合金元素含量稳定性差等问题，但制备的铸锭仍无法达到高均匀性方面的要求。
6、经查询，所检索专利均为tc18钛合金的制备专利，关于tc18钛合金铸锭高均匀性方面尚未检索到专利。基于此，现有技术仍有待改进。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出高均匀性tc18钛合金铸锭的制备方法，至少能够解决现有的tc18钛合金铸锭均匀性较低的问题。
2、本专利技术的一种高均匀性tc18钛合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：
3、s1，原材料混料；原材料包括al-mo-v-cr-fe五元合金；
4、s2，电极制备；采用整体自耗电极制备技术，将混合均匀的原材料压制成tc18钛合金整体自耗电极；
5、s3，将步骤s2中得到的tc18钛合金整体自耗电极进行熔炼，获得tc18钛合金铸锭。
6、在一些实施例中，步骤s1包括：将所述原材料分批次投入混料器内，每次原材料投料的总重量为80～120kg，混料时间20-40秒。
7、在一些实施例中，步骤s1中，原材料包括质量百分比为15.75％的mo35-v35-cr8-fe8-al五元中间合金、2％的高纯铝豆、0.15％的tio2、82.1％的海绵钛，能够用于制备名义成分为ti-5al-5mo-5v-1cr-1fe的tc18钛合金铸锭。
8、在一些实施例中，步骤s2中，采用整体自耗电极制备技术包括：将混合均匀的原材料倒入100mn整体电极挤压机模具筒内，采用半连续式挤压工艺挤压原材料。
9、在一些实施例中，步骤s3中，将tc18钛合金整体自耗电极进行熔炼包括：将tc18钛合金整体电极转移至真空自耗电弧炉内进行3次真空电弧炉熔炼。
10、在一些实施例中，步骤s3中，每次熔炼控制熔前真空度＜1pa，熔中真空度≤1.33pa。
11、在一些实施例中，熔炼时，控制熔炼电流为14-20ka，熔炼电压为38-45v。确保低电流高电压熔炼，能够通过增加自耗电极与熔池的距离，获得长的熔炼电弧，增加熔池的对流和搅拌，从而获得成分高度均匀tc18钛合金铸锭。
12、在一些实施例中，步骤s2中，采用半连续式挤压工艺挤压原材料时，控制挤压压力6000-8000吨，挤压速度20-40mm/s。
13、在一些实施例中，步骤s1中，混合完成的原材料通过运输轨道运输至100mn整体电极挤压机模具筒内。
14、在一些实施例中，步骤s3中，对第三次熔炼后的tc18钛合金整体自耗电极补缩，补缩结束后冷却出炉。通过降低电流并保持一定时间的小电流保温，来减少铸锭中的气孔和缩孔，提高铸锭的成品率。
15、本专利技术的有益效果为：本专利技术采用al-mo-v-cr-fe五元合金替代二元al-60mo合金或者三元al-40mo-40v合金进行添加，从而减小高熔点元素mo单独添加可能导致的夹杂、单质cr(铬)金属和铁钉单独添加可能导致的偏析；此外根据铸锭期望成分调整的五元合金成分能够直接满足铸锭化学成分需要，不需要再额外单独添加v/cr/fe等元素的中间合金，避免了传统工艺中易偏析元素cr和fe单独添加可能导致的原材料混料偏聚问题，能够制备出高均匀性tc18钛合金铸锭。
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1.一种高均匀性TC18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高均匀性TC18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：将所述原材料分批次投入混料器内，每次原材料投料的总重量为80～120kg，混料时间20-40秒。
3.根据权利要求1所述的高均匀性TC18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述原材料包括质量百分比为15.75％的Mo35-V35-Cr8-Fe8-Al五元中间合金、2％的高纯铝豆、0.15％的TiO2、82.1％的海绵钛。
4.根据权利要求1所述的高均匀性TC18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用整体自耗电极制备技术包括：将所述混合均匀的原材料倒入100MN整体电极挤压机模具筒内，采用半连续式挤压工艺挤压原材料。
5.根据权利要求1所述的高均匀性TC18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，将TC18钛合金整体自耗电极进行熔炼包括：将所述TC18钛合金整体电极转移至真空自耗电弧炉内进行3次真空电弧炉熔炼。
6.根
7.根据权利要求5所述的高均匀性TC18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，熔炼时，控制熔炼电流为14-20KA，熔炼电压为38-45V。
8.根据权利要求4所述的高均匀性TC18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用半连续式挤压工艺挤压原材料时，控制挤压压力6000-8000吨，挤压速度20-40mm/s。
9.根据权利要求4所述的高均匀性TC18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，混合完成的原材料通过运输轨道运输至所述100MN整体电极挤压机模具筒内。
10.根据权利要求5所述的高均匀性TC18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，对第三次熔炼完成后的TC18钛合金整体自耗电极补缩，补缩结束后冷却出炉。
...【技术特征摘要】
1.一种高均匀性tc18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高均匀性tc18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤s1包括：将所述原材料分批次投入混料器内，每次原材料投料的总重量为80～120kg，混料时间20-40秒。
3.根据权利要求1所述的高均匀性tc18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述原材料包括质量百分比为15.75％的mo35-v35-cr8-fe8-al五元中间合金、2％的高纯铝豆、0.15％的tio2、82.1％的海绵钛。
4.根据权利要求1所述的高均匀性tc18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，采用整体自耗电极制备技术包括：将所述混合均匀的原材料倒入100mn整体电极挤压机模具筒内，采用半连续式挤压工艺挤压原材料。
5.根据权利要求1所述的高均匀性tc18钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，将tc18钛合金整体自耗电极进行熔炼包括：将所述tc18钛合金整...
【专利技术属性】
技术研发人员：王永钢，王永锋，刘亮亮，韦汉彬，张宣武，王乖宁，陈启洋，
申请(专利权)人：攀钢集团钒钛资源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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