[发明专利]一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极及其制备方法

说明书

本发明提供一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极及其制备方法，该制备方法通过将混合均匀的合金原料加入挤压筒内，通过挤压合金原料从而获得钛合金整体自耗电极，在倒入最后一批合金原料后，将与该原材料成分相同的辅助电极与配套的弹性套筒一起放入挤压筒内，通过挤压实现辅助电极与钛合金整体自耗电极的有效结合，并确保钛合金整体自耗电极与辅助电极轴心同轴，保证铸锭熔炼冶金质量。解决了钛合金整体自耗电极需要与辅助电极在真空自耗熔炼炉内抽真空后焊接，焊接效率低且容易产生氧化、焊瘤等问题，缩短了钛合金20‑30％的熔炼时间，提高了钛合金电极熔炼效率，且熔炼得到的钛合金铸锭成分均匀，杂质含量低，钛合金铸锭生产效率大幅提高。

技术领域

本发明涉及钛合金材料加工技术领域，尤其涉及一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极及其制备方法。

背景技术

随着航空工业的发展，飞机更新换代的加速，飞机性能不断提高。新型高效飞机首先要求其材料具有质轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、抗氧化和加工成形性好等良好的综合性能，既要保证飞机机体和发动机零件在受力、高温、腐蚀和其他作用条件下有较强的工作能力，又要使飞机达到高的技术品质。钛及钛合金由于具有密度低、比强度高(优于铝合金和钢)、耐热、抗冲击和耐腐蚀等优异性能，而且与飞机大量使用的复合材料有很好的电化学相容性，因此钛合金为飞机设计者所青睐，在飞机上的用量不断增加。

随着钛合金在航空航天领域的广泛应用，对钛合金冶金质量的要求也越来越高。但是，由于我国钛合金铸锭制备相关技术的不过关，与欧美等西方发达国家相比，在钛合金冶金质量上仍存在明显的差距。其中，在钛合金真空自耗熔炼用电极的制备方面，国内通常的工艺方法采用分段压制小块电极，然后通过在氩气保护下的等离子弧焊焊接成整体自耗电极，但是由于焊接工艺与焊接保护设施不稳定，容易导致自耗电极焊不牢、夹杂等质量问题，直接影响铸锭冶金质量。对于钛合金自耗电极制备方面存在的冶金质量问题，目前仍然没有较好的解决办法。

发明内容

基于此，有必要针对现有钛合金自耗电极需要在真空自耗熔炼炉内与辅助电极焊接的问题，提供一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极的制备方法，包括：

将用于制备电极的合金原料混合均匀后，分若干批次加入挤压筒内，每加入一次合金原料后，通过第一挤压装置在所述挤压筒内挤压所述合金原料，从而制备得到钛合金整体自耗电极；

在最后一次加入合金原料后，将与该合金原料成分相同的辅助电极及与该辅助电极配套的套筒依次加入到所述挤压筒内，所述套筒套设在所述辅助电极上；采用第二挤压装置直接挤压所述套筒，进而带动挤压所述辅助电极，以使所述辅助电极与所述钛合金整体自耗电极相结合；

将压制好的钛合金整体自耗电极取出所述挤压筒，取掉所述套筒，得到带辅助电极的钛合金整体自耗电极；

将带辅助电极的钛合金整体自耗电极烘干后，放入真空自耗电弧炉内，炉内夹具将所述辅助电极夹紧后，直接进行熔炼，最终获得钛合金铸锭。

进一步的，所述合金原料包括海绵钛、纯铝及中间合金。

进一步的，所述纯铝及所述中间合金通过自动混布料机混合均匀，所述自动混布料机具有自动称重功能，所述合金原料的布料、混料全部由计算机按设定的工艺控制，在全封闭系统中自动完成。

进一步的，所述海绵钛的粒度范围为0.83～25.4mm，所述纯铝的粒度范围为0.5～10mm，所述中间合金的粒度范围为0.05～10mm。

进一步的，所述第一挤压装置为带凸冲头的挤压机，所述第二挤压装置为带平冲头的挤压机。

进一步的，所述辅助电极外形尺寸与凸冲头外形尺寸完全一致。