[发明专利]免锻直轧Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金铸锭的冷阴极EB炉熔炼方法

说明书

本发明提供一种免锻直轧Ti‑Al‑Nb‑Zr‑Mo合金铸锭的冷阴极EB炉熔炼方法，其特征在于包括下列各步骤：1）备料，2）混料、压块，3）装料，4）开启1～4号电子枪对冷床内的散装料进行真空熔炼，得冷凝壳，5）将进料区的压块料推入熔炼区，开启1～7号电子枪对压块料进行真空熔炼、拉锭，6）用5～7号电子枪对铸锭进行补缩，直至钛合金液通过冷床全部流入结晶器后，停止熔炼，得成分与组织均匀、高低密度夹杂少、高纯净、且无需锻造直接就能轧制成材的Ti‑Al‑Nb‑Zr‑Mo合金铸锭。产品性能优于现有产品，工艺流程短，成材率提高到80%，成本降低15%～30%，效果明显。

技术领域

本发明涉及一种免锻直轧Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金铸锭的冷阴极EB炉熔炼方法，属于有色金属加工技术领域。

背景技术

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo（TA31）钛合金不仅具有密度小、比强度高、塑性和耐蚀性好，而且还具有优良的断裂韧性、应力腐蚀断裂韧性、冲击韧性及可焊性等，可加工成管、板、棒、型材等产品，特别是其突出的耐海水和海洋大气腐蚀性能，是海洋石油钻井平台、海洋工程装备、舰船、潜艇、深潜器及离岸设施等领域的优质轻型结构材料，具有广阔的应用前景。在钛材加工领域，将海绵钛与合金原料按配比混合后，熔炼成化学成分无偏析、组织均匀、高低密度夹杂少的优质钛合金铸锭，是一切后续钛材加工过程的重要基础，只有这样的优质钛合金铸锭才能通过后续加工制作成优质、批次性能稳定的各种钛材。

目前TA31合金材料一般采用以下制备工艺流程：首先将海绵钛与合金原料进行混料后压制、焊接成电极，经2～3次真空自耗电弧炉（VAR）熔炼成圆锭，然后将圆锭进行锻造、开坯加工，再轧制成管、板、棒、型材等产品。由于VAR熔炼TA31合金存在高低密度杂质难以去除、成分和组织不均匀、需多次重熔等问题，因此在后续加工中必须对铸锭进行锻压、开坯，再轧制成材，不仅工艺流程长，而且综合成材率低，致使加工出来的材料成本居高不下，极大地限制了TA31合金的大规模应用。

因此，有必要对现有技术加以改进，提供一种无需锻造直接就可轧制的Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金铸锭的冷阴极EB炉熔炼方法。

发明内容

由于TA31合金含有易挥发的Al元素和高熔点的Nb元素，因此如何在EB炉高真空条件下，控制Al元素不挥发、控制Nb元素均匀分布，且单次熔炼就能获得成分与组织均匀、高低密度夹杂少、高纯净、且无需锻造直接就能轧制成材的优质铸锭，是本发明所要解决的技术难题。

本发明正是为解决上述技术难题而提供一种免锻直轧Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金铸锭的冷阴极EB炉熔炼方法。

本发明通过下列技术方案实现：一种免锻直轧Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金铸锭的冷阴极EB炉熔炼方法，其特征在于包括下列各步骤：

（1）按下列质量比进行配料：

铝铌合金 5.7wt.%～6.3wt.%

铝豆 4.05wt.%～4.77wt.%

海绵锆 1.5wt.%～2.5wt.%

铝钼合金 1.5wt.%～1.7wt.%

海绵钛 余量

上述各组分之和为100 wt.%；

（2）将步骤（1）的备料进行混料后，取适量混合料作为散装料，其余混合料均压制成块，于100～120℃烘干5～6h，随炉冷却，得压块料；

（3）将步骤（2）的散装料平铺在装有七杆电子束枪的EB炉冷床内，再将步骤（2）的适量压块料放入该EB炉的进料区；