[发明专利]一种TA15钛合金铸锭的制备方法

说明书

本发明提供了一种TA15钛合金铸锭制备方法，避免了拼接电极、熔炼焊接过程气体杂质元素的引入和熔炼焊点掉块的风险，保证了钛合金铸锭制备过程的纯净性。在生产周期上，因不进行电极组拼焊接和熔炼过程铸锭焊接，与同类现有技术相比，本发明TA15钛合金铸锭制备时间缩短20h以上，生产周期提效15％以上。

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种TA15钛合金铸锭的制备方法。

背景技术

钛合金作为当代飞机结构设计的重要选材之一，其应用水平的高低甚至已成为衡量飞机结构设计选材先进程度的重要标志之一。钛合金对于减轻飞机整体结构重量、提高结构设计效率、改善结构可靠性、提高机体寿命、满足高温和高载以及腐蚀环境要求等方面能够发挥其他金属无法比拟的作用。

TA15钛合金是一种高铝当量损伤容限型近α钛合金，具有良好的热强性和可焊性，有接近α-β型钛合金的工艺塑性，是我国航空领域重要的结构材料。该合金热稳定性能好，可用于生产薄板、棒材、锻件、板材和型材等产品，在飞机的发动机以及机身结构中有着广泛的应用，如：TA15钛合金整框模锻件是典型的大型钛合金航空结构件。

目前，生产TA15合金铸锭的方法主要是真空自耗电弧(VAR)炉多次熔炼和等离子束冷床炉熔炼，但航空用钛合金铸锭的熔炼必须经过真空自耗电弧炉熔炼。受技术的限制，目前我国2～5t航空级钛合金铸锭的制备，均以压制单重40～500kg的电极块拼接组焊得到1～2t的焊接电极，再通过多次锭熔炼、炉内焊接的方式得到成品重量2～5t的钛合金铸锭。电极或铸锭焊接时会引入氧、氮等气体杂质元素富集，焊接处焊点的高密度夹杂或掉渣严重影响铸锭冶金质量。

发明内容

为了解决现有技术中熔炼可能引入外来物夹杂的问题，本发明提供一种TA15钛合金铸锭的制备方法，该方法避免了拼接电极、熔炼焊接过程气体杂质元素的引入和熔炼焊点掉块的风险，保证了钛合金铸锭制备过程的纯净性，适用于对原材料冶金要求较高，熔炼过程无焊接的单重2～5t航空结构件用优质TA15钛合金铸锭制备。

除特殊说明外，本发明所述份数均为重量份，所述百分比均为质量百分比。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种TA15钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：

步骤(1)：按国家标准GB/T 3620.1中TA15钛合金的配比要求配料，混合均匀，原材料总重量为2～5.3t；

步骤(2)：将步骤(1)混合好的原材料通过压制整体成型得到单重2～5.3t的整体电极，整体电极直径Φ435～Φ650mm，电极长度2～5m；

步骤(3)：将步骤(2)得到的整体电极在真空自耗电弧炉中进行第一次熔炼，熔炼过程中真空度≤2.0Pa，熔炼电流14～20kA，熔炼电压34～37V，冷却时间≥4h；

步骤(4)：将步骤(3)得到的一次铸锭进行车床平头去飞边处理；

步骤(5)：将步骤(4)得到的一次铸锭在真空自耗电弧炉中进行第二次熔炼，熔炼过程中真空度≤1.0Pa，熔炼电流20～26kA，熔炼电压30～38V，冷却时间≥6h；

步骤(6)：将步骤(5)得到的二次铸锭进行车床平头去飞边处理；

步骤(7)：将步骤(6)得到的二次铸锭在真空自耗电弧炉中进行第三次熔炼，熔炼过程中真空度≤0.8Pa，熔炼电流22～28kA，熔炼电压34～40V，冷却时间≥6h；

步骤(8)：将步骤(7)得到的三次铸锭进行帽口切除和表面扒皮处理，得到TA15钛合金成品铸锭。