[发明专利]一种含钼钛合金的熔炼方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金技术领域，涉及一种钛合金的熔炼方法，尤其是一种含钼钛合金的熔炼方法。

背景技术

钛合金因其独特的性质而在航空航天飞行器、医用材料、石油钻井等行业得到大量应用，且随着航空航天器设计技术的发展，对高性能钛合金的需求量也越来越大，飞行器中钛合金的用量在一定程度上带表了该飞行器的先进性。然而，钛合金一般含有较多的难容元素如钼等，在制备过程中需采用真空及高温熔炼，需要消耗大量的电力，因而成本高昂成为了限制其在飞行器或民用领域中的应用的主要因素。钼与钛合金β相同为体心立方点阵，具有相同的晶格类型，它能以原子置换的方式大量溶入钛合金中，产生效小的晶格畸变。因此，钼元素在强化钛合金的同时，可保持其较高的塑性，且不与钛发生共析或包析反应而生成脆性相，组织稳定性好，因而钼元素被广泛的应用于钛合金中。在传统的工艺过程中，钼元素以中间合金如钛钼或铝钼中间合金的形式加入钛合金中。当钛合金中的钼含量较高时，传统工艺中容易在钛合金中形成不熔块、偏析等缺陷。同时，钛钼或者铝钼中间合金价格高昂，从而大幅增加钛合金的成本，限制了钛合金的应用领域。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种含钼钛合金的熔炼方法，该方法在传统的工艺路线基础上，采用低成本的钼粉代替成本高昂的钛钼或铝钼中间合金作为原料加入钛合金中，采用多次真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼获得成分均匀的含钼钛合金铸锭。其即能有效提高制备的钛合金的性能，又能实现大规模生产钛合金的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

本发明提出的该种含钼钛合金的熔炼方法为：以重量百分比计，在颗粒状或屑状钛合金原材料混料时加入1％～40％的钼粉，然后经多次真空自耗电弧熔炼获得成分均匀的含钼钛合金铸锭。

进一步的，上述含钼钛合金的熔炼方法，具体包括以下步骤：

1)配料、压制

按照重量百分比将钼粉混入颗粒状或屑状钛合金原材料中形成混合物A，用压机将混合物A压制成块状的电极块；

2)电极制备

将压制好的电极块组焊成长条状电极，焊接真空小于8Pa；

3)一次熔炼

用上一步制得的长条状电极作为自耗电极在真空自耗电弧炉中进行熔炼获得一次锭；所述一次熔炼的熔炼电流为2～5KA，熔炼电压控制在26～30V；

4)二次熔炼

将一次锭倒置并作为自耗电极在真空自耗电弧炉中进行二次熔炼获得二次锭；所述二次熔炼的熔炼电流为4～8KA，熔炼电压控制在26～32V；

5)三次熔炼

将二次锭倒置并作为自耗电极在真空自耗电弧炉中进行三次熔炼获得成品铸锭，所述三次熔炼的熔炼电流为5～10KA，熔炼电压控制在26～32V；

6)冷却

熔炼完成后成品铸锭要求冷却到200℃以下出炉，制得所述的含钨钛合金。

进一步，在上述步骤2)中，采用真空等离子弧或真空电子束电极阻焊方法进行电极焊接。

本发明的有益效果如下：

本发明采用钼粉作为原料加入含钼钛合金中，由于省略了从钼粉由粉末冶金和后续的变形加工工艺进行制备成钼棒，再由钼棒和海绵钛经真空自耗电弧熔炼形成钛钼中间的过程，或者是由铝热法由钼和铝生成铝钼合金的中间过程，大幅降低了含钼钛合金的生产成本，可获得成分均匀，无偏析及夹杂的含钼钛合金铸锭，可带来显著的经济效益。

具体实施方式

本发明的含钼钛合金的熔炼方法采用低成本的钼粉代替成本高昂的钛钼或铝钼中间合金作为原料加入颗粒状或屑状钛合金中，经多次真空自耗电弧熔炼获得成分均匀钛合金铸锭，本发明中要求钛合金中钼的含量以重量百分数计为1％～40％。

下面通过实施例对本发明做进一步详细描述：

实施例1：

以下以TA11合金为例详细说明本发明的制备方法。

1)配料、压制

采用海绵钛，钼粉，Al-55V中间合金，纯铝为原料，按重量百分比配比为Mo：1％、Al-55V：1.8％、Al：7.19％、混料300Kg，用压机压制成单块重量为10Kg的电极块。

2)电极制备

采用真空等离子弧或真空电子束电极阻焊方法将压制好的电极块组焊成长条状电极，焊接真空小于8Pa。

3)一次熔炼

用上一步制得的长条状电极作为自耗电极在真空自耗电弧炉中进行熔炼获得一次锭，熔炼电流2～5KA，熔炼电压控制在26～30V。

4)二次熔炼