[发明专利]一种控制大规格TC4-DT钛合金铸锭凝固组织的方法

说明书

本发明公开了一种控制大规格TC4‑DT钛合金铸锭凝固组织的方法，具体为：将海绵钛及中间合金按照GB/T3620.1要求的配比进行配料，混料后压制成电极块，将电极块进行真空等离子焊接后进行真空电弧炉熔炼，熔炼过程中第三次熔炼时严格控制稳弧电流和稳弧周期，最后进行表面机加工后得到成品铸锭。本发明通过VAR三次熔炼，在第三次熔炼时采用合适的稳弧参数工艺使得TC4‑DT钛合金铸锭的凝固组织均匀，解决了现有大规格Φ720mm～Φ1000mmTC4‑DT钛合金铸锭凝固组织粗大，锻造过程晶粒破碎困难的问题。

技术领域

本发明属于钛合金加工技术领域，具体涉及一种控制大规格TC4-DT钛合金铸锭凝固组织的方法。

背景技术

TC4-DT损伤容限钛合金是在Ti-6Al-4V基础上开发的低间隙元素含量的钛合金，其成分特征为合金元素波动范围窄，杂质含量低，具有较高的塑性和韧性、较好的可焊接性能及较长的使用寿命，已在新型飞机上得到了广泛的应用。随着航空钛合金结构件的整体化和大型化发展，模锻件需要棒材直径达600mm以上，棒材直径的增大需要更大规格的铸锭，铸锭规格的增大使得其成分均匀性以及凝固组织均受到影响，常规TC4-DT钛合金铸锭成品规格直径一般不大于720mm，铸锭成品率不高，无法满足大型锻件的用料需求。因此需要开发大规格铸锭的熔炼工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制大规格TC4-DT钛合金铸锭凝固组织的方法，解决了现有大规格Φ720mm～Φ1000mmTC4-DT钛合金铸锭凝固组织粗大，锻造过程晶粒破碎困难的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种控制大规格TC4-DT钛合金铸锭凝固组织的方法的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，将国家标准的海绵钛、铝钒中间合金、钛硅中间合金、Al豆和TiO₂按照GB/T3620.1要求的制备TC4-DT钛合金配比进行配料；

步骤2，将上述原料充分混合均匀，并压制成电极块；

步骤3，将步骤2得到的电极块进行真空等离子焊接，得到自耗电极；

步骤4，将步骤3得到的自耗电极进行真空电弧炉熔炼，熔炼过程控制真空度在5.0Pa以下，熔炼电流15～40kA，熔炼电压30～40V，稳弧电流12～30A，稳弧周期5s到直流，熔炼后冷却时间不小于5小时，在最后一次熔炼后期进入补缩阶段，电流降低速率逐级减小，最终保证熔末完整预留；

步骤5，将步骤4经过真空电弧炉熔炼后的铸锭进行表面机加工后得到TC4-DT钛合金成品铸锭。

本发明的特点还在于，

步骤2中压制的压强为65～72MPa。

步骤4的真空电弧炉熔炼次数为三次。

三次真空电弧炉熔炼具体为：第一次和第二次真空电弧炉熔炼，在熔炼过程中控制真空度在5.0Pa以下，熔炼电流15～40kA，熔炼电压30～40V，稳弧电流12～30A，稳弧周期5s到直流，熔炼后冷却时间不小于5.0小时；第三次真空电弧炉熔炼，在熔炼过程中控制真空度在3.0Pa以下，熔炼电流20～35kA，熔炼电压32～38V，稳弧电流18～22A，稳弧周期5～10s。在自耗电极熔炼剩余重量300～500kg时开始进入补缩，电流降低速率逐级减小，熔炼后冷却时间不小于8小时。

第三次熔炼过程稳弧电流为18～22A。

第三次熔炼过程稳弧周期为5～10s。