[发明专利]一种高铌钛合金均质铸锭的制备方法

说明书

本发明公开了一种高铌钛合金均质铸锭的制备方法，包括以下步骤：一、将铌车屑进行破碎处理得到铌碎屑，进行真空退火；二、将经真空退火后的铌碎屑和海绵钛进行混合，得到混合料；三、将混合料和海绵钛在模具中依次进行布料和压制，得到电极块；四、将电极块进行电极组焊，得到电极棒；五、将电极棒进行真空自耗电弧熔炼，得到高铌钛合金均质铸锭。本发明制备的高铌钛合金均质铸锭中铌的质量百分数不小于40％，实现了具有高含量难熔金属铌的铌钛合金的有效制备，制备出的高铌钛合金均质铸锭中各合金成分分布均匀、波动较小，并且无铌夹杂等缺陷，满足了工业化生产对高铌钛合金均质铸锭成分分布均匀性的要求。

技术领域

本发明属于金属冶金技术领域，具体涉及一种高铌钛合金均质铸锭的制备方法。

背景技术

铌是钛合金的同晶型β稳定元素，可以与钛无限固溶。由于铌元素的熔点比钛要高得多，且密度大，目前高铌钛合金普遍存在铸锭冶金质量问题。

对含量较多难熔金属铌的特殊钛合金，铸锭中难熔金属元素铌的均匀化分布是保证铸锭质量的关键。现有技术中有用铌棒与海绵钛压制电极，或者用铌棒作为自耗电极的心部，将海绵钛电极焊接到铌棒上，通过多次真空自耗电弧熔炼制备合金铸锭的工艺，这种制备的合金铸锭容易存在铌不熔块。另外，也有使用铌金属粉末作为原料与海绵钛混合后进行真空自耗电弧熔炼工艺，但大量粉末加入海绵钛中，使电极强度显著下降，而熔炼电流又高于常规钛合金，容易造成电极熔炼过程中发生断裂，直接影响铸锭质量。如果通过凝壳熔炼制备铌钛金属，不仅制备工艺复杂、价格较高，而且破碎困难。因此，需要一种更好的制备方法来提高铌钛合金均质铸锭的冶金质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高铌钛合金均质铸锭的制备方法。该方法将铌车屑破碎得到的铌碎屑作为铌的来源，通过控制铌碎屑的粒度、真空退火处理的参数、混合料中铌碎屑和海绵钛的质量比和布料方法，避免熔炼处理过程中发生铌的掉落，有利于制备的高铌钛合金均质铸锭中铌的均匀分布，本发明制备出的高铌钛合金均质铸锭中铌的质量百分数不小于40％，各合金成分分布均匀、波动较小，并且无铌夹杂等缺陷，满足工业化生产对高铌钛合金均质铸锭成分分布均匀性的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高铌钛合金均质铸锭的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将铌车屑进行破碎处理得到铌碎屑，然后对铌碎屑进行真空退火处理；

步骤二、将步骤一中经真空退火处理后的铌碎屑和海绵钛进行混合处理，得到混合料；

步骤三、将步骤二中得到的混合料作为中间层，海绵钛分别作为上层和下层在压制模具中进行布料，然后进行压制处理，得到电极块；

步骤四、将步骤三中得到的电极块进行电极组焊处理，得到电极棒；

步骤五、将步骤四中得到的电极棒进行真空自耗电弧熔炼处理，得到高铌钛合金均质铸锭；所述高铌钛合金均质铸锭中铌的质量百分数不小于40％。

上述的一种高铌钛合金均质铸锭的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铌车屑为铌车加工时产生的车屑，所述铌碎屑的粒度小于3mm，所述真空退火处理的条件为：真空度小于5×10^-2MPa，温度为800℃～850℃，时间不少于30min。本发明采用铌车加工时产生的车屑作为本发明铌的来源，具有成本低和便于获得的优点，采用粒度小于3mm的铌碎屑，在混合处理过程中铌碎屑不会发生团聚，实现了混合料中铌的均匀分布，避免造成熔炼处理过程中产生夹杂和成分偏析，本发明采用真空退火处理的条件为：在真空度小于5×10^-2MPa条件下，温度为800℃～850℃、时间不少于30min，使铌碎屑软化并具有更高的延展性，在压制处理后实现铌碎屑均匀粘连在海绵钛表层，保证了熔炼处理过程中不会发生铌的掉落，所述真空退火处理还能有效去除破碎过程中铌碎屑沾染的切屑液或油污。