[发明专利]一种WSTi6421钛合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种WSTi6421钛合金的制备方法，包括如下步骤：S1、将海绵钛、海绵锆、TiSi中间合金和AlMoNb三元合金颗粒进行混料，并将其压制成多根正六边形电极棒；S2、采用非钨极氩气保护等离子焊接方法将S2压制完成的多根电极棒焊接成一根自耗电极；S3、将S2得到的自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行三次熔炼，得到WSTi6421合金铸锭。该方法成功突破了工业1吨到8吨级大规格铸锭化学成分均匀性控制技术，控制了铝元素在熔炼过程中的烧损，避免了高熔点钼、铬、铌元素不熔块等冶金缺陷，有效地解决了成分偏析，杂质和间隙元素的含量控制、批次稳定性等问题。

技术领域

本发明属于钛合金制备技术领域，涉及一种WSTi6421钛合金的制备方法。

背景技术

WSTi6421合金名义成分为Ti-6Al-4Mo-2Zr-1Nb，WSTi6421合金具有较高的室温强度、室温塑性，优良的冲击韧性、断裂韧性以及疲劳性能，是一种可用于航空航天结构件、发动机的综合性能优良的钛合金材料。为了保证WSTi6421铸锭成分的高均匀性，从使用的中间合金到铸锭的熔炼工艺都采用了专用的制备工艺。例如采用电磁悬浮熔炼制备高均匀的AlMoNb中间合金；控制海绵钛、海绵锆以及中间合金的粒度，使得混料过程中各添加料均匀混合和分布；使用专有六边形模具制备电极块，减小第一次熔炼过程中坩埚与电极块的间隙差异，提供熔炼过程中熔池横向成分均匀性。采用三次真空自耗熔炼方法提高铸锭的成分均匀性；此外，在第二次和第三次熔炼时，采用专有技术，进一步的提高铸锭的成分均匀性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种WSTi6421钛合金的制备方法，解决了WSTi6421合金中易偏析元素钼和高熔点元素钼、铌的成分均匀性的控制难题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种WSTi6421钛合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将海绵钛、海绵锆、TiSi中间合金和AlMoNb三元合金颗粒进行混料，并将其压制成多根正六边形电极棒；

S2、采用非钨极氩气保护等离子焊接方法将S2压制完成的多根电极棒焊接成一根自耗电极；

S3、将S2得到的自耗电极置于真空自耗电弧炉中进行三次熔炼，得到WSTi6421合金铸锭。

进一步地，所述S1具体为：将海绵钛、海绵锆、TiSi中间合金和AlMoNb三元合金颗粒放置于含内置挡板混料器中，采用双轴换向转动方式混料，混料时间为50s-70s，将混合均匀原材料放置于专有六边形模具下部，使用油压机采用双向二次压制的方式将其压制成3根等边六边形电极棒，压制强度为25～30MPa。

进一步地，所述S2中电极棒共有3根，电极棒接触面焊接路径采用环形焊接。

进一步地，所述S3中三次熔炼具体包括：

第一次熔炼：采用电流控制，坩埚规格Φ160mm～Φ640mm，出炉后打磨铸锭表面；

第二次熔炼：采用恒熔速控制，坩埚规格Φ220mm～Φ850mm；

第三次熔炼：采用熔深、熔池流动强度控制，坩埚规格Φ280mm～Φ920mm。

进一步地，所述第二次熔炼的熔炼过程分为两个阶段：熔炼过程前90％，熔速为5kg/min～22kg/min；熔炼过程后10％，熔速以近反比例函数曲线的形式逐级降低。