[发明专利]一种航空航天级钛合金专用钛铁合金的制备工艺

说明书

本发明提供了一种航空航天级钛合金专用钛铁制备工艺，解决了钛合金熔炼中铁元素添加过程所出现的偏析和加杂问题，包括以下步骤：备料、混料、压料、初级熔炼、焊电极、三次真空自耗炉熔炼，形成钛铁铸锭的工艺步骤。本发明由于采用纯铁与0A级小颗粒海绵钛混料，在中频炉熔炼法制备钛铁合金之后，使用真空自耗炉循环三次熔炼，有效解决了钛合金熔炼中铁元素添加过程所出现的偏析和夹杂问题，同时铸锭各部位成分均匀一致性得到大幅提高；杂质含量更容易进行控制，显著提升了钛铁合金铸锭的质量与稳定性，更能满足航空航天级钛合金材料制备的质量标准要求。

技术领域

本发明属于钛合金材料技术领域，涉及钛合金用中间合金材料，具体涉及一种航空航天级钛合金专用钛铁合金的制备工艺。

背景技术

钛合金材料主要应用于航空航天、国防军工等行业。在钛合金材料的发展过程中，在钛合金制备过程中，由于不同的性能需求产生了不同牌号的钛合金，不同的钛合金牌号的形成又取决于作为添加元素的合金称为中间合金。中间合金作为钛合金熔炼行业一种重要添加剂，有“钛合金的维生素”之称。钛合金铸锭的制备是由海绵钛和中间合金共同熔炼而成。因此，中间合金的品质以及稳定性直接影响钛合金铸锭的质量。

现阶段，配制一种牌号的钛合金铸锭往往需要添加多种不同类别的中间合金或元素以满足元素牌号的要求。中间合金的作用在于熔炼含熔点差异很大的合金成分时，使添加合金与钛基体熔点、密度相接近。目前，在钛合金熔炼行业内，铁元素多以铁钉或其它纯单质形式直接加入，因其密度及熔点与钛基体有较大差异，熔炼出的钛合金，往往出现铁元素偏析问题，而极少数钛合金铸锭生产企业所使用的钛铁合金，但其制备方法为一次中频炉熔炼法制备钛铁合金，这种工艺存在缺陷，容易发生铁元素富集问题，因此钛合金铸锭的质量与稳定性难以保证。

发明内容

本发明的目的是针对钛合金熔炼中铁元素添加过程所出现的偏析和加杂问题，提供一种满足航空航天级钛合金需求的高品质钛铁合金的制备工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种航空航天级钛合金专用钛铁合金的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1),备料：采用高纯铁(Fe)与海绵钛(Ti)为原料，其中所述高纯铁纯度大于99％，所述海绵钛等级为0A级小颗粒；

步骤2，混料：将所述高纯铁与所述0A级小颗粒海绵钛分别在在120℃烘箱内烘干8h，之后按照元素比Fe：Ti＝33:67比例混合均匀成钛铁混合物；

步骤3),压料：将所述钛铁混合物置入500或700吨液压机液压机模具内，压制出规格为直径φ100mm×长100mm的原料块；

步骤4),初级熔炼：所述原料块放入中频感应炉内，所述的中频炉熔炼过程工艺参数为：真空度≥15Pa，熔炼功率：50kw～80kw，熔炼温度：1700℃～1900℃，精炼时间：3～5min，冷却时间≥1h后，温度为400℃以下出炉成钛铁铸锭，并去除表面夹层备用；真空度8Pa～12Pa；

步骤5),焊电极：将去除表面夹层的多个所述钛铁铸锭加导电筋条焊接成电极；将所述电极装入真空自耗炉熔炼；

步骤6),三次熔炼：将上述电极装入真空自耗炉熔炼，真空度维持在＜0.5pa；其中，真空自耗炉熔炼的坩埚直径分别采用φ340mm、φ400mm、φ460mm，依次循环三次熔炼：

第一次熔炼：功率采用18KW，熔炼温度2800℃-3000℃，熔炼时间1.5h，冷却时间2h，形成一次铸锭；

第二次熔炼：把第一次铸锭装入φ400mm坩埚进行熔炼，功率开至24KW，熔炼温度2800℃-3000℃，熔炼时间1.3h，冷却时间4h，形成二次铸锭；