[发明专利]一种TC26钛合金熔炼用自耗电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种TC26钛合金熔炼用自耗电极的制备方法，以海绵钛、海绵锆、Nb条为原料，按照TC26钛合金的名义成分进行配料、称料，采用肩凸型压料模具，取1/2混合的海绵钛、海绵锆原料进行压制，得到带有凹槽的1/2电极块，继续压制另外的带有凹槽的1/2电极块，将Nb条分别焊接到带有凹槽的1/2电极块的凹槽中，将两个1/2电极块拼焊为自耗电极块，炼制多个自耗电极块，焊接为一个TC26钛合金熔炼用自耗电极；本发明用高纯Nb条做原料，相比选用不同规格Nb棒做原料，操作简单，降低了生产成本，同时做到Nb条与海绵钛、海绵锆混合料的良好焊接，有利于实现均匀性良好的钛合金铸锭。

【技术领域】

本发明属于钛材加工技术领域，具体涉及一种TC26钛合金熔炼用自耗电极的制备方法。

【背景技术】

TC26(Ti-13Nb-13Zr)是一种新型的医用钛合金，属于Ti-Nb-Zr系，均选用无毒害的生物金属元素，具有良好的应用前景。

钛合金的熔炼方法通常采用真空自耗重熔法，自耗电极的制备方法是决定铸锭品质的关键因素。TC26熔炼的原材料包括海绵钛、海绵锆，铌的加入则有不同的选择。一般有两种方法：直接用铌条或铌棒，或者采用中间合金NbTi合金的车屑。合金中Nb％较高的情况下，如选用中间合金车屑，需要车屑的体积会很大，压制电极时可能会出现压不实，松散的现象。同时，车屑加工中可能混入异物，包括其它金属或杂质，也是钛合金熔炼要尽量避免的。因此，对于含有13％Nb元素的TC26合金，原材料应选择高纯Nb单质的方式加入。

生产实际中，常规供应的Nb条为两种规格(可定制其它规格)：13×13×300mm，单重约0.5Kg；17×17×450mm，单重约1.0Kg。Nb的密度为8.57×103Kg/m3，远大于Ti的密度。自耗熔炼时，两者若结合不良，Nb条极有可能滑脱先掉入熔池中。Nb％较高的情况下，需要加入多支Nb条，简单的添加压制或焊接，都有可能使Nb条与合金混合料的结合强度不够，在熔炼过程中发生掉块，造成成分偏析的不良后果。因此，现有技术制备Nb含量较高的钛合金时不赞成直接用Nb条，常采用不同规格的Nb棒。但Nb棒属于加工材，是由Nb条经过重熔、热加工、机加等工艺过程得到的，其成本将大大增加。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种TC26钛合金熔炼用自耗电极的制备方法，采用高纯Nb条的添加方式，降低生产成本，有利于铸锭均匀性的提高。

本发明采用以下技术方案：一种TC26钛合金熔炼用自耗电极的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1、以0级海绵钛、工业级HZr-1海绵锆、Nb条为原料，按照TC26钛合金的名义成分进行配料、称料；

步骤2、采用肩凸型压料模具，取1/2按TC26合金成分配比混合的海绵钛、海绵锆原料进行压制，得到带有凹槽的1/2电极块；

步骤3、采用肩凸型压料模具，取剩余的1/2按TC26合金成分配比混合的海绵钛、海绵锆原料进行压制，得到另外的带有凹槽的1/2电极块；

步骤4、将步骤1中准备好的Nb条分别焊接到带有凹槽的1/2电极块的凹槽中，将两个带有Nb条的1/2电极块拼焊为自耗电极块；

步骤5、重复执行步骤1-步骤4，获得多个自耗电极块，将多个自耗电极块焊接为一个TC26钛合金熔炼用自耗电极。

进一步地，肩凸型压料模具包括与冲压头形状吻合的模具块，模具块与配料的接触面间隔设置有两个条形突起部。

进一步地，每个突起部的高和宽均为20mm。

进一步地，0级海绵钛、工业级HZr-1海绵锆的颗粒大小为Φ3-12.7mm；Nb条尺寸大小为16×16×300mm，且其不直度≤1mm/m。