[发明专利]一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于钛合金熔炼方法技术领域，尤其涉及一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法。

【背景技术】

为满足特定的显微组织、性能的需求，在钛中加入不同的合金元素，化合形成多种牌号的钛合金。钛的合金化是钛材自身性能，以及应用领域拓展的主要方法。其中一些含量较少的微量元素，可以在耐蚀、抗蠕变、减少脆性相生成等方面对钛合金有帮助。

一般情况下，钛的合金元素的加入没有苛刻的方法和要求。但对于微量元素，含量在1％左右，均匀性要求又很高，又是大型铸锭的情况下。采用真空自耗熔炼，其电极块的布料方法就要特别注意。由于布料不合理，就会导致合金中该元素的含量不均等，引起材料性能的差异。

通常的处理方法，压制较小单重的电极块，采用横式压制法，将称好的微量元素置于混合料的中间(混合料分两次倒入，微量元素在中间放入)。要制备大型铸锭，只能通过小电极块的拼焊，再多次重熔得到。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法，以避免制备大型铸锭时需要小电极块拼接并多次重熔的问题。

本发明采用以下技术方案，一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法，该方法中使用模具型腔，模具型腔内放置有可拆卸的辅助支架，辅助支架用于将模具型腔内部空间分成水平排布的N个格挡，其中N≥16为正整数；

该制备方法具体包括以下步骤：

步骤1、以海绵钛、中间合金为原料，按照待制备钛合金的名义成分进行称料、配料，得到N份混合原料，并准备N份微量元素粉；

步骤2、将每份混合原料的一半均倒入其对应的格挡内，将每份微量元素粉倒入其对应的格挡内，再将每份混合原料剩余的一半均倒入其对应的格挡内；

步骤3、将辅助支架从模具型腔取出；

步骤4、启动压机，采用短行程立式压制将模具型腔内的混合原料一次性压制成大单重电极块；

步骤5、重复执行步骤1至步骤4，获取多个大单重电极块，组焊为自耗电极，并将自耗电极进行2-3次真空自耗熔炼得到含微量元素钛合金大型铸锭。

进一步地，每个格挡在水平方向上的长边尺寸为60-120mm。

进一步地，辅助支架包括多个竖直且相互交叉设置的支板，每个支板的材料均为纯钛或钛合金Ti-6Al-4V。

进一步地，辅助支架的每个支板的竖直截面为：上部为矩形，且下部的厚度逐渐减小呈楔形。

进一步地，步骤4中得到的电极块，其压制方向上的长度小于垂直压制方向上的长度。

进一步地，步骤4中电极块单重为100-180Kg。

进一步地，压机选用3500T液压机。

本发明的有益效果是：通过一次性压制均匀性较好、单重大于100Kg的电极块，有效地解决了含微量元素大型铸锭制备的难题，相对分块压制在组焊的方法，提高了工作效率，辅助支架的使用将物料预先分为若干份，有利于电极布料的均匀性，特别是微量元素的均匀分布，为后续熔炼得到均匀性良好的大型铸锭奠定基础。

【附图说明】

图1为本发明实施例中辅助支架将模具型腔划分为十六份及支板横截面的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开了一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法，该方法尤其适用于真空自耗熔炼制备2-3吨大型钛合金铸锭。如图1所示，该方法中使用模具型腔，模具型腔内放置有可拆卸的辅助支架，辅助支架用于将模具型腔内部空间分成水平排布的N个格挡，其中N≥16为正整数。辅助支架可以根据电极块的单重、配料元素的具体要求、模具型腔的规格等条件设计不同的结构和划分不同的份数。

另外，辅助支架可以设置为方格形，在处理微量元素均匀性问题时，每个格挡在水平方向上的长边尺寸为60-120mm。辅助支架包括多个竖直且相互交叉设置的支板，为了适应钛材的工装条件，辅助支架的每个支板的材料均为纯钛或常用钛合金Ti-6Al-4V，为了方便取出，不粘连物料，辅助支架板材的横截面为上宽下窄的斜面型，即辅助支架的每个支板的竖直截面为：上部为矩形，且下部的厚度逐渐减小呈楔形。

该制备方法具体包括以下步骤：

步骤1、以海绵钛、中间合金为原料，按照待制备钛合金的名义成分与格挡的数目，进行称料、配料，得到N份混合原料，并准备N份微量元素粉。