[发明专利]一种高纯净性Ti32Ta合金铸锭的制备方法

说明书

本发明属于有色金属加工技术领域，涉及一种高纯净性Ti32Ta合金铸锭的制备方法，将1根Ti80Ta棒和2n根钛棒A，按照Ti80Ta棒在内、钛棒A在外的方式组合并捆绑，进行焊接获得Ti32Ta自耗电极；将1根钛棒B焊接至Ti32Ta自耗电极的一端形成自耗电极C；将焊接有钛棒B的自耗电极C的一端向下，另一端向上吊装至真空自耗电弧炉内，在真空状态下与Ti32Ta同牌号辅助电极的下端对焊，对自耗电极C进行第一次熔炼得到一次锭；将多个一次锭进行第二次熔炼和第三次熔炼得到Ti32Ta合金铸锭。本发明提高了钽元素和钛元素的合金化、均匀化效果，降低了钽不熔块的风险，实现了Ti32Ta合金铸锭工程化批量生产。

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，涉及一种高纯净性Ti32Ta合金铸锭的制备方法。

背景技术

随着核电工业的迅猛发展，由于核乏燃料的永久储存风险较大，对其后处理提出了越来越高的要求。Ti35钛合金由于其腐蚀抗力优良，主要用于制造乏燃料存储器，以及后处理过程与高温硝酸接触的溶解器、蒸发器、耐压器、阀门、管路以及风机等设备。其年均匀腐蚀速率远小于0.1mm/y，且随着腐蚀时间的增加，Ti35钛合金的腐蚀速率逐渐趋于稳定，是后处理耐腐蚀抗辐照的优良材料，在核乏燃料后处理工程中作为关键设备用材得到了越来越广泛的应用。

Ti35合金中Ta元素熔点高达3017℃，密度高达16.60g/cm³，而活性金属Ti的熔点仅为1668℃，密度仅4.50g/cm³，二者熔点、密度差异相差大，在真空自耗电弧熔炼时极易产生钽不熔块。在制备含难熔元素钛合金时，通常的方式是通过粉末冶金法或熔炼法先制备中间合金，然后再制备含难熔元素钛合金。但是，采用粉末冶金法制备中间合金存在杂质元素难以控制的问题，材料的纯净性较差；而采用传统的熔炼法制备中间合金，由于Ta元素熔点远高于Ti元素，中间合金中的钽不熔块风险较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，结合粉末冶金和熔炼法的优点，提供一种高纯净性Ti32Ta合金铸锭的制备方法，以解决现有合金铸锭杂质元素含量高、钽不熔块风险较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种高纯净性Ti32Ta合金铸锭的制备方法，具体步骤如下：

1)选取符合要求的钛粉和钽粉，按照重量比Ta:Ti＝8:2进行混合，随后进行等静压制、真空烧结、锻造获得指定尺寸的Ti80Ta棒材；

2)选取符合要求的Ti80Ta棒、钛棒A和钛棒B；

3)将长度相同的1根Ti80Ta和2n(n为不小于2的整数)根钛棒A，按照Ti80Ta棒在内、钛棒A在外的方式组合并捆绑，再进行焊接获得Ti32Ta自耗电极；将1根钛棒B焊接至所述Ti32Ta自耗电极的一端形成自耗电极C；

4)将步骤3)中焊接有钛棒B的自耗电极C的一端向下，另一端向上吊装至真空自耗电弧炉内，在真空状态下与Ti32Ta同牌号辅助电极的下端对焊；在焊接前，在Ti80Ta棒和钛棒A中间的间隙放置“螺钉状”纯钛堵头，用以防止焊接时熔体流入中间缝隙；

5)对步骤4)中的自耗电极C进行第一次熔炼得到一次锭；

6)将步骤5)中的n个一次锭(n为不小于2的整数)在车床上做平头处理，且头部和尾部倒30°～60°角，倒角深度为5mm～30mm；选择其中1个一次锭锯切分割为2个一次锭，分别标识为1#-1和1#-2；

7)将n+1个一次锭在等离子焊箱内头尾相接水平放置在料架上，前后顶紧且上下夹紧，组合在真空等离子焊箱内焊接为自耗电极D；

8)对步骤7)中的自耗电极D进行第二次熔炼和第三次熔炼得到Ti32Ta合金铸锭。