本实用新型属于真空自耗电弧熔炼领域,特别是涉及一种适用于600℃高温钛合金的真空自耗电弧熔炼用电极。
背景技术:
高温钛合金是钛合金的主要发展方向之一,主要用于航空航天领域。目前钛合金的使用温度要求已经提高到600℃,包括欧美和中国开发的600℃高温钛合金主要为Ti-Al-Si-Zr-Mo-Sn合金体系,如Ti1100、IMI834、BT36、Ti60等(参见“高温钛合金的现状与前景”,王清江等,航空材料学报,2014,34(4):1-26)。真空自耗电弧熔炼是工业上制备钛合金铸锭的常规方法,可以成功地熔炼易偏析和高活性的金属材料。但此类高温钛合金合金元素较多,组元熔点差别大,且成分控制范围较窄。如果合金元素在电极中分布不均匀,在真空自耗电弧熔炼时来不及平衡分布就凝固,易出现宏观偏析,从而影响铸锭的性能。由于各种合金元素形状和大小不一致,如果将合金元素简单进行混合,极易出现元素不均匀现象。因此,针对此类高温钛合金,设计合理的真空自耗电弧熔炼电极结构极为重要。
此类高温钛合金中Al元素含量一般大于5.0%,由于Al元素熔点较低,且其含量波动对后续高温钛合金铸锭性能影响较大,因此在电极混料过程中,选择合适的中间合金也很重要。
技术实现要素:
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,针对Ti-Al-Si-Zr-Mo-Sn系600℃高温钛合金的特点,提供一种适用于600℃高温钛合金的真空自耗电弧熔炼用电极。
本实用新型的技术方案是这样实现的:
本实用新型所述的适用于600℃高温钛合金的真空自耗电弧熔炼用电极,包括电极本体,其特点是:所述电极本体为采用分层压制法制成的多层结构体,该多层结构体的最外层为海绵钛、Al-Si中间合金和Al-Mo中间合金形成的混合层,最内层为锡粒层,中间层为海绵锆和Al-Mo中间合金形成的混合层。
为了避免电极压制后移动过程中锡粒发生滑动,所述锡粒层采用的锡粒大于4mm。
Al-Mo中间合金和Al-Si中间合金按照名义成分进行感应熔炼,所述Al-Mo中间合金和Al-Si中间合金的最终形状为小片状或车屑状。
本实用新型与现有技术相比,具有如下优点:
Al元素以Al-Si、Al-Mo中间合金添加,所得铸锭Al元素的损耗较少,而且海绵状原料、中间合金和锡粒逐层分布,有利于高低熔点元素的均匀熔化,保证合金元素的均匀分布,同时最内层为锡粒,可保证微量元素锡的成分均匀性,防止偏析,而且中间层和最外层采用易塑性变形的海绵状原料和难以变形的中间合金混合,从而保证电极压制后的结构强度。
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型所述的适用于600℃高温钛合金的真空自耗电弧熔炼用电极,包括电极本体1,所述电极本体1为采用分层压制法制成的多层结构体,如图所示,该多层结构体由最内层13及对称地设置在最内层13两侧的两层中间层12和两层最外层11组成。而且,该多层结构体的最外层11为海绵钛、Al-Si中间合金和Al-Mo中间合金形成的混合层,最内层13为锡粒层,中间层12为海绵锆和Al-Mo中间合金形成的混合层。为了避免电极压制后移动过程中锡粒发生滑动,所述锡粒层采用的锡粒大于4mm。而且,Al-Mo中间合金和Al-Si中间合金按照名义成分进行感应熔炼,所述Al-Mo中间合金和Al-Si中间合金的最终形状为小片状或车屑状。并且,各层的厚度取决于合金的具体元素含量和电极的大小。
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例1:
采用真空自耗电弧熔炼制备名义成分为Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si的铸锭。
按照合金名义成分熔炼好Al-Mo、Al-Si中间合金。称量所需材料,分别为海绵钛、海绵锆、Al-Mo、Al-Si中间合金(车屑状)、锡粒。将一半海绵钛和Al-Si中间合金、四分之一Al-Mo中间合金均匀混合,平铺模具底部。然后将一半海绵锆和四分之一Al-Mo中间合金均匀混合,平铺在最外层上部。再将锡粒均匀铺在中间层上部。然后对称在锡粒上平铺中间层和最外层。最后在500 吨压力机压制成电极。
在真空自耗电弧熔炼炉进行二次熔炼,测定合金成分,各元素含量与合金名义成分比较接近,且上下分布较均匀,满足GBT3620.1-2007标准要求。
本实用新型是通过实施例来描述的,但并不对本实用新型构成限制,参照本实用新型的描述,所公开的实施例的其他变化,如对于本领域的专业人士是容易想到的,这样的变化应该属于本实用新型权利要求限定的范围之内。