专利名称：一种tc18钛合金真空熔炼制备方法
技术领域：
本发明涉及钛及钛合金加工领域，尤其涉及ー种TC18钛合金真空熔炼制备方法。
背景技术：
TC18钛合金是国内外航空材料中使用较多的结构钛合金，它淬透性好，可用于飞机的承カ构件。TC18钛合金中含有Al、Mo、V、Cr、Fe五种合金元素，名义化学成分为Ti-5Al-5Mo-5V-lCr-lFe，合金元素总含量达到17%。按照国标GB/T 3620. 1-2007《钛及钛 合金牌号和化学成分》中的要求，TC18钛合金化学成分控制范围如下表
吕 Al% ]钼 Mo% IfL V% [络 Cr% J铁 Fe%
4. 4 5. 7 4. 0 5. 5 4. 0 5. 5 0. 5 I. 5 0. 5 I. 5
其中高熔点元素Mo含量为5%,易偏析元素Fe含量为1%。这些元素的结晶特性不同，
受合金配比、熔炼エ艺參数选择以及熔炼过程控制等因素影响，常出现成分偏析，合金元素
含量的稳定性差等问题，严重影响后续加工エ序的进行和成品的质量。生产中针对TC18钛
合金铸锭化学成分均匀性难以控制的技术难点，研究中间合金元素加入方式和真空自耗电
弧熔炼的エ艺方法。
发明内容
针对上述技术的不足，本发明的目的是提供ー种能够有效的解决成分偏析以及合金元素含量的稳定性差等问题的TC18钛合金真空熔炼制备方法。本发明的技术方案是ー种TC18钛合金真空熔炼制备方法，エ艺流程合金元素配比一中间合金与海绵钛混料一电极压制、焊接一真空自耗炉三次熔炼一扒皮取样、探伤—铸锭成品；其具体步骤如下
(1)、合金元素配比按照以下重量百分比的化学成分进行合金元素配料铝(5.0
5.3) %、钥(4. 9 5. I) %、钒(4. 9 5. I) %、铬(0.9 I. I) %、铁(0. 9 I. I) %，其余为钛；
(2)、中间合金与海绵钛混料选用0.83-12. 7mm小粒度的高等级海绵钛，和成分均匀稳定的中间合金原料AI6OM0、A160Fe和A185V，以及小颗粒纯Cr和纯Al ;选料之后采用机械方法进行均匀化混料处理，并保证60秒以上的混料时间，充分混合均匀；
(3)、电极压制、焊接混合好的料通过运料小车运送到油压机料仓内进行电极块压制，确保电极密度，并组合成条形电极，将条形电极放入真空等离子焊箱中焊接成自耗电极；这样避免了操作过程中的污染，提高了合金元素在自耗电极中原始分布的均匀性，确保真空自耗熔炼时每瞬间进入熔池的合金组元基本均匀，保证铸锭最終化学成分的均匀性；
(4)、真空自耗炉三次熔炼对焊接好的电极采用真空自耗电弧炉进行熔炼；为达到铸锭成分均匀化的目的，TC18钛合金成品铸锭采用三次真空自耗熔炼；
(5)、扒皮取样、探伤对经过三次熔炼的钛合金成品铸锭，进行扒皮取样，在铸锭表面纵向分头、中、底三部分进行化学成分分析；然后对铸锭冒ロ部位的缩孔进行超声波探伤，并切除冒ロ ；在铸锭的头部、底部横切面径向九点位置进行取样，分析Fe、Mo元素成分；(6)、铸徒成品入库。所述步骤(2)中，成分均匀稳定的中间合金原料还可以选用A1-40MO-40V三元中间合金和A160Fe。本发明的优点是本发明提供了一种TC18钛合金的真空自耗电弧炉熔炼加工方法，其中包含了合理的中间合金选择和配比、电极块压制、熔炼工艺参数优化选择，有效的解决了成分偏析，合金元素含量稳定性差等问题，且适用于工业化生产。
图I是铸锭纵向取样示意图。
图2铸锭头部、底部径向九点取样示意图。
具体实施例方式下面的实施例可更详细地说明本发明，但不以任何形式限制本发明。实施例I :(1)、合金元素配比按照以下重量百分比的化学成分进行合金元素配料铝5. 1%、钥5. 0%、钒5. 0%、铬I. 1%、铁I. 0%，其余为钛；
(2)、中间合金与海绵钛混料选用0.83-12. 7_小粒度的0级海绵钛，和成分均匀稳定的中间合金原料AI6OM0、A160Fe和A185V，以及小颗粒纯Cr和纯Al ;按照步骤(I)中的配比计算出所需合金元素重量之后采用机械方法进行均匀化混料处理，并保证60秒以上的混料时间，充分混合均匀；
(3)、电极压制、焊接混合好的料通过运料小车运送到油压机料仓内进行电极块压制，压制0420mm的圆形电极，确保电极密度，并组合成条形电极，将条形电极放入真空等离子焊箱中焊接成自耗电极；
(4)、真空自耗炉三次熔炼对焊接好的电极采用真空自耗电弧炉进行三次真空自耗熔炼，生产出①680mm钛合金铸锭；
(5)、扒皮取样、探伤对经过三次熔炼的钛合金成品铸锭，进行扒皮取样，如图I所示，在铸锭侧表面纵向的头、中、底部进行取样，结果如表2所示；在铸锭头部、底部横切面径向九个位置取样，如图2所示,对较大偏析倾向的Fe元素以及高熔点Mo元素进行分析,结果如表3所示；结果与目标要求的平均值来看，各元素的分布是均匀的；
表2 TC18合金铸锭的纵向成分分析
分析主饔纔分參纖含量
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表3 TC18合金铸锭径向成分九点分析
权利要求
1.一种TC18钛合金真空熔炼制备方法，其特征在于，工艺流程合金元素配比一中间合金与海绵钛混料一电极压制、焊接一真空自耗炉三次熔炼一扒皮取样、探伤一铸锭成品；具体步骤如下 (1)、合金元素配比按照以下重量百分比的化学成分进行合金元素配料铝(5.O 5.3) %、钥(4. 9 5. I) %、钒(4. 9 5. I) %、铬(0.9 I. I) %、铁(0. 9 I. I) %，其余为钛； (2)、中间合金与海绵钛混料选用0.83-12. 7mm小粒度的高等级海绵钛，和成分均匀稳定的中间合金原料A160Mo、A160Fe和A185V，以及小颗粒纯Cr和纯Al ;选料之后采用机械方法进行均匀化混料处理，并保证60秒以上的混料时间，充分混合均匀； (3)、电极压制、焊接混合好的料通过运料小车运送到油压机料仓内进行电极块压制，确保电极密度，并组合成条形电极，将条形电极放入真空等离子焊箱中焊接成自耗电极；这样避免了操作过程中的污染，提高了合金元素在自耗电极中原始分布的均匀性，确保真空 自耗熔炼时每瞬间进入熔池的合金组元基本均匀，保证铸锭最终化学成分的均匀性； (4)、真空自耗炉三次熔炼对焊接好的电极采用真空自耗电弧炉进行熔炼；为达到铸锭成分均匀化的目的，TC18钛合金成品铸锭采用三次真空自耗熔炼； (5)、扒皮取样、探伤对经过三次熔炼的钛合金成品铸锭，进行扒皮取样，在铸锭表面纵向分头、中、底三部分进行化学成分分析；然后对铸锭冒口部位的缩孔进行超声波探伤，并切除冒口 ；在铸锭的头部、底部横切面径向九点位置进行取样，分析Fe、Mo元素成分； (6)、铸徒成品入库。
2.根据权利要求I所述的一种TC18钛合金真空熔炼制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，成分均匀稳定的中间合金原料还可以选用A1-40MO-40V三元中间合金和A160Fe。
全文摘要
一种TC18钛合金真空熔炼制备方法，其工艺流程包括合金元素配比→中间合金与海绵钛混料→电极压制、焊接→真空自耗炉三次熔炼→扒皮取样、探伤→铸锭成品。本发明的优点是本发明提供了一种TC18钛合金的真空自耗电弧炉熔炼加工方法，其中包含了合理的中间合金选择和配比、电极块压制、熔炼工艺参数优化选择，有效的解决了成分偏析，合金元素含量稳定性差等问题，且适用于工业化生产。
文档编号C22C14/00GK102644006SQ20121015292
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者付建英, 余日成, 彭晖, 徐志明, 焦毅柱 申请人:湖南金天钛业科技有限公司