[发明专利]一种钛铌合金铸锭的制备方法

权利要求书

1.一种钛铌合金铸锭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、准备海绵钛和铌棒；

步骤二、将海绵钛压制形成钛电极块，所述钛电极块的上表面中线处成型有贯穿其相对两侧端的凹槽，将海绵钛压制形成钛电极块的压力强度为25～28MPa，钛电极块的密度为3.5～3.65g/cm³，钛电极块的电阻率为铌棒的4.5～5倍；

步骤三、将按步骤二压制的多块钛电极块和铌棒组装焊接形成棒状的自耗电极，所述自耗电极的结构为将钛电极块包裹在铌棒外周，焊接过程采用非钨极氩气保护、氦气等离子焊接，铌棒一端设置有限位块，所述限位块直径大于铌棒本身直径，设置有限位块的一端朝上，另一端朝下，限位块一端与辅助电极对焊，辅助电极直径大于限位块直径；

步骤四、将制得的自耗电极进行三次熔炼，得到钛合金铸锭，具体包括：

第一次熔炼：自耗电极熔炼完成后得到一次锭，对一次锭做平头处理，熔前真空5.0Pa，熔炼电压35～40V，熔炼电流20～30KA，漏气率控制在1.2Pa/min以下，稳弧电流采用直流3～18A，其中，在一次熔炼时80％以上的电流通过铌棒进行高熔点铌的熔化，补缩阶段逐级降低输入功率，增大稳弧电流，将电弧完全约束至铌棒下部，保证熔炼完成后自耗电极上端部钛电极和铌棒均完全余留至辅助电极上，且余留重量控制在5～12kg，熔炼后冷却时间≥3小时；

第二次熔炼：将与结晶器同牌号的底垫放置于结晶器下部，将焊接完成的一次锭掉头熔炼得到二次锭，熔炼完成后对带底垫的二次锭做平头处理，熔前真空2.0Pa，熔炼电压30～45V，熔炼电流10～30kA，漏气率控制在1.0Pa/min以下，稳弧电流采用交流5～20A，熔炼后冷却时间≥4小时；

第三次熔炼：将平头处理后的二次锭进行掉头熔炼；熔前真空1.0Pa，熔炼电压32～45V，熔炼电流8～30kA，漏气率0.8Pa/min，稳弧电流为交流8～25A，稳弧周期保持在5～300s；当剩余铸锭为100～300kg时，补缩阶段逐级降低功率，增大稳弧电流，将电弧完全约束至铌棒下部，保证熔炼完成后二次锭底部完全余留至辅助电极上，并最终将二次锭底部余留重量控制在5～15kg，熔炼后冷却时间≥5小时。

2.根据权利要求1所述的一种钛铌合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤三中将数块钛电极块和铌棒组装的过程具体为：将多块钛电极块依次排列布料形成长条状的凹槽，将铌棒放置在长条状的凹槽中，再在排列好的钛电极块上覆盖与之对应的钛电极块，形成铌棒外周面上包裹钛电极块的结构，对组装好的钛电极块及铌棒进行焊接形成自耗电极，其中，抽真空至10Pa以下，充氩气至50000Pa。

3.根据权利要求1所述的一种钛铌合金铸锭的制备方法，其特征在于，第一次熔炼中结晶器规格为Φ360mm～440mm，第二次熔炼中结晶器规格为Φ440mm～560mm，第三次熔炼中结晶器规格为Φ520mm～640mm。

4.根据权利要求1所述的一种钛铌合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述第一次熔炼后进行一次锭焊接，具体为：将一次锭头部倒30°～60°角，倒角深度5mm～30mm，铸锭尾部切斜率小于3mm，尾部倒30°～60°角，倒角深度5mm～30mm，将2～6个一次锭水平放置在料架上组合为一支待焊接电极，组合后各铸锭拼接处缝隙小于5mm，弯曲度小于5mm/m；由于钛铌合金熔点高，为保证焊接质量必须通入热效率更高的氦气进行焊接，并采用非钨极氩气保护，焊前真空度≤10Pa，充氩压力≥60000Pa，焊接电流为200～1000A，焊接电压为20～100V，氦气流量为10～20L/min，焊后冷却时间≥20min。

5.根据权利要求1所述的一种钛铌合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤二中压制的钛电极块的数量为12～16。

6.根据权利要求1所述的一种钛铌合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述钛合金铸锭中铌元素含量为40～60wt％。