[发明专利]一种提高TC17钛合金铸锭质量的熔炼方法

说明书

本发明公开了一种提高TC17钛合金铸锭质量的熔炼方法，通过配料及电极压制、电极焊接、电极熔炼来实现，其中电极熔炼是采用真空自耗电弧熔炼法进行三次熔炼的，并控制第三次熔炼时的熔炼电流低于前两次的熔炼电流。本发明满足目前国内对成分均匀性良好，成本低廉的TC17钛合金铸锭的迫切需要。

技术领域

本发明涉及钛合金制备技术领域，具体涉及一种提高TC17钛合金Φ500～Φ800mm规格铸锭成分均匀性及表面质量的熔炼方法。

背景技术

TC17钛合金名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr，具有优良的综合性能，是制作航空发动机盘件的关键材料，对其成分均匀性要求极高。但TC17钛合金由于含有4%的Cr元素，在传统熔炼工艺中存在较高的成分偏析风险，对该合金的广泛应用带来了一定的质量隐患。同时，随着我过航空军工的发展，TC17合金用量的急剧增加，对该合金的生产成本越来越敏感，改善铸锭表面质量提高成材率已经势在必行。

在真空自耗电弧熔炼过程中，减低熔炼电流、控制熔池深度是控制成分偏析比较有效的方法，但熔炼电流的大小会影响钛合金溶液熔池边沿到达坩埚壁的效果，直接决定了铸锭的表面质量，熔炼电流越小，铸锭表面质量越差。本项目针对航空发动机盘件的应用需求，开发出了一种提高TC17钛合金铸锭质量的熔炼方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种提高TC17钛合金铸锭质量的熔炼方法。以解决传统熔炼工艺带来的成分偏析风险，提高铸锭成材率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高TC17钛合金铸锭质量的熔炼方法，通过配料及电极压制、电极焊接、电极熔炼来实现，其特征在于，所述电极熔炼是采用真空自耗电弧熔炼法进行三次熔炼的，并控制第三次熔炼时的熔炼电流低于前两次的熔炼电流。

进一步，上述三次熔炼中，前两次的熔炼电流控制在12~25KA，第三次的熔炼电流控制在8~15KA。

进一步，上述第三次熔炼过程中，在其电弧区域施加旋转的水平电流感应磁场。

进一步，上述施加的旋转水平电流感应磁场的电流大小为1~20A。

进一步，在电极熔炼剩余重量为200~300kg时开始进入补缩，第三次熔炼电流降低速率逐级减小，熔炼后冷却时间不小于8小时。

进一步，上述提高TC17钛合金铸锭质量的熔炼方法，具体包括如下步骤：

步骤1、混配料及电极压制：

将符合国家标准要求的海绵钛、铝钼中间合金、Al豆、海绵锆、铝铬中间合金、钛锡中间合金和TiO₂按照GB/T3620.1要求的制备TC17钛合金配比进行配料，将上述原材料混合均匀，完成后使用8000吨油压机将其压制成电极块，压制的压强达到40~120Mpa；

步骤2、电极焊接：

将步骤1得到的电极块进行真空等离子焊接，得到自耗电极；

步骤3、电极熔炼：

将步骤2得到的自耗电极进行真空自耗电弧熔炼三次，熔炼过程控制真空度在5.0Pa以下，熔炼电流8~25KA，熔炼电压27~38V，稳弧电流6~25A，熔炼后冷却时间不小于4小时，在最后一次熔炼后期进入补缩阶段，电流降低速率逐级减小，最终保证熔末完整预留。

进一步，三次真空自耗电弧熔炼具体为：

第一次和第二次真空自耗电弧熔炼，在熔炼过程中控制真空度在5.0Pa以下，熔炼电流12~25KA，熔炼电压27~38V，稳弧电流6~22A，熔炼后冷却时间不小于4小时；