[发明专利]一种TC18钛合金真空熔炼制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛及钛合金加工领域，尤其涉及一种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，可用于飞机的承力构件。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-1Cr-1Fe，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：

铝Al%钼Mo%钒V%铬Cr%铁Fe%4.4～5.74.0～5.54.0～5.50.5～1.50.5～1.5

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、熔炼工艺参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，严重影响后续加工工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工艺方法。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的是提供一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：一种TC18钛合金真空熔炼制备方法，工艺流程：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；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）%、钼（4.9～5.1）%、钒 （4.9～5.1）%、铬 （0.9～1.1）%、铁 （0.9～1.1）%，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Al60Mo、Al60Fe和Al85V，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）、铸锭成品入库。

所述步骤（2）中，成分均匀稳定的中间合金原料还可以选用Al-40Mo-40V三元中间合金和Al60Fe。