【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钛合金熔炼，具体涉及一种超声处理改善钛合金eb炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法。
技术介绍
1、钛合金密度小，比强度高，抗腐蚀能力强，高温和低温力学性能好，被视为最有发展前途的金属材料，广泛用于航空、航天、海洋、化工及医学等多个领域。当前，钛合金的熔炼工艺主要包括真空自耗电弧熔炼(var)和电子束冷床炉熔炼(eb)技术。var炉存在除杂、脱气效果不佳，易产生夹杂、偏析等问题，限制了其在高品质钛合金领域的应用。eb炉能有效去除钛及钛合金中的高、低密度夹杂，是现阶段熔炼钛及钛合金的先进技术。但是，在eb炉熔炼过程中，高温钛及钛合金熔体的流动力度小、凝固速度慢，使得它面临着铸锭成分不均、晶界偏析严重、组织晶粒粗大等严重问题。
2、超声是近年来倍受关注的金属辅助熔炼技术，其通过高频振动形成超声波作用于液态金属，一方面能引发液体中微气泡的形成和崩溃，形成强烈的局部高温高压及液体流动，有利于金属熔体中氧化物和杂质的熔化及上浮；另一方面，超声波的引入能有效降低金属熔体的表面张力，从而促进合金元素在熔体中的均匀分布。超声技术已在铝合金、镁合金等金属材料的熔炼、铸造过程实现应用，实践证明其有助于避免熔炼凝固过程中可能出现的分层和气孔等缺陷，从而提升铸件的致密性和机械性能。
3、cn118685628提供了一种铸造铝合金熔体净化处理的方法及装置，它使铝合金熔体处于超声场、电磁场及负压真空场中，协同作用下有效提高铝合金净化效果，实现铝合金熔体的超洁净度、超细晶粒、超均匀度等目的，从而提高铝合金材料的综合
4、然而，迄今为止，几乎没有相关文献报道超声技术在钛合金熔炼及eb炉工艺中的应用，适用于钛合金eb炉熔炼过程的超声辅助工艺参数也未被系统研究和明确，cn118685628和cn107900315a的超声工艺难以适用于钛合金的eb炉熔炼。
技术实现思路
1、为解决现有技术的问题，本专利技术通过在eb炉熔炼熔池插入超声波辐射杆，通过超声振动及空化作用，使钛合金凝固组织的晶粒细化，合金成分均匀，从而提高钛铸锭的加工性能，实现钛合金生产的高效化和高品质化。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种超声处理改善钛合金eb炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，其包括以下步骤：
3、a、凝固与引锭：高温钛合金熔体流入结晶器中，当熔体液面距离结晶器上沿小于30mm时开始凝固和引锭；
4、b、超声处理：在结晶器上部的钛合金熔体熔池施加超声振动系统，开始引锭的同时，启动超声振动系统，将超声波辐射杆插入结晶器上部的钛合金熔体熔池，超声波辐射杆浸入熔体的深度为50～200mm，超声频率为30～120khz；所述超声振动系统包括超声电源、连接线和超声波辐射杆；
5、c、结束熔炼：当钛锭凝固90％～95％时，超声振动系统停止工作，钛锭持续下降移出结晶器；向eb炉充入惰性气体，钛锭冷却后，得到钛合金铸锭。
6、其中，上述超声处理改善钛合金eb炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，步骤a中，引锭速度根据钛合金熔体液面高度动态调整，使其距离结晶器上沿保持30±10mm。
7、其中，上述超声处理改善钛合金eb炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，步骤b中，所述超声振动系统施加前，对超声波辐射杆进行预热，预热温度不低于800℃。
8、其中，上述超声处理改善钛合金eb炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，步骤b中，所述超声波辐射杆均匀分布浸入钛合金熔体。本专利技术中，超声波辐射杆的布置方式包括环形排布、横向排布等多种方式，超声波辐射杆可采用不止1根。
9、其中，上述超声处理改善钛合金eb炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，步骤b中，所述超声波辐射杆自上而下垂直插入熔体。
10、本专利技术中，所述超声振动系统包括超声电源、连接线和超声波辐射杆。超声电源用于发出高频交流电信号；连接线将高频交流电信号传递至超声波辐射杆；超声波辐射杆将高频交流电信号转化为相应的机械振动，并传递至熔体，从而实现对钛合金熔体的连续超声处理。
11、本专利技术中，所述高温钛合金熔体可采用本领域常规方法制备得到。如本专利技术实施例中，按钛合金铸锭成分要求，取一定量的海绵钛、残钛料和二氧化钛，使其均匀混合并通过10000吨的油压机，制成若干规格为400*400*100mm的电极块；海绵钛符合gb/t 2524-2019中1级海绵钛要求，粒度0.83-25.4mm；残钛为纯钛屑式残料，成分符合gb/t 3621中ta2的成分要求；二氧化钛添加剂符合gb/t1706-2006要求。然后将电极块均匀放在eb炉料仓，封闭eb炉；开启抽真空机组进行抽真空操作，使eb炉炉内真空度<2pa，漏气<0.3pa/min。然后以7～11a电流启动电子枪，使其发出高能电子束轰击eb炉料仓的电极块；电子动能转变为热能，电极块熔化为高温钛合金熔体流入冷床，此时在重力作用下钛液中高密度夹杂下沉至冷床底部被凝固粘结，低密度夹杂上浮至钛液表面被熔化吸附，冷床内高温钛合金熔体再经过溢流口流入结晶器。
12、本专利技术的有益效果：
13、本专利技术将超声技术引入钛合金eb炉熔炼工艺，在eb炉熔炼熔池插入超声波辐射杆，通过超声振动及空化作用，以简便和低成本的方式使钛合金凝固组织的晶粒细化，合金成分均匀，从而实现高品质钛合金生产的高效化和高品质化，为提高钛合金铸锭质量提供一种新方法。
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1.超声处理改善钛合金EB炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的超声处理改善钛合金EB炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，其特征在于：步骤A中，引锭速度根据钛合金熔体液面高度动态调整，使其距离结晶器上沿保持30±10mm。
3.根据权利要求1所述的超声处理改善钛合金EB炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，其特征在于：步骤B中，所述超声振动系统施加前，对超声波辐射杆进行预热，预热温度不低于800℃。
4.根据权利要求1所述的超声处理改善钛合金EB炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，其特征在于：步骤B中，所述超声波辐射杆均匀分布浸入钛合金熔体。
5.根据权利要求1～4任一项所述的超声处理改善钛合金EB炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，其特征在于：步骤B中，所述超声波辐射杆自上而下垂直插入熔体。
【技术特征摘要】
1.超声处理改善钛合金eb炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的超声处理改善钛合金eb炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，其特征在于：步骤a中，引锭速度根据钛合金熔体液面高度动态调整，使其距离结晶器上沿保持30±10mm。
3.根据权利要求1所述的超声处理改善钛合金eb炉熔炼过程凝固组织晶粒度及成分均匀度的方法，其特征在于：步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹铖，耿乃涛，秦海旭，罗坤，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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