含易偏析元素大直径钛合金铸锭成分控制方法技术

本发明专利技术公开一种含易偏析元素大直径钛合金铸锭成分控制方法,对于真空自耗炉冶炼含有Mo元素5%～8%，铸锭直径为Φ508、Φ610的钛合金铸锭，采用成分均匀化的控制方法，以解决目前该类钛合金大锭型成分偏析问题。具体技术方案：原材料选用AlMo80%品位合金，要求合金粒度0.4mm～1mm，采用自动混料系统保证成分混合均匀；冶炼过程中采用恒熔速控制、电流控制、电压控制，交流磁场搅拌，结晶器下部充入He气，保证He气流量、下部压力和上部真空度。本发明专利技术具有以下优点：采用本发明专利技术冶炼工艺，冶炼Φ508、Φ610直径Mo含量5%～8%钛合金铸锭其成分上下部位分析均匀，低倍无偏析，满足航空、航天使用的质量要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于真空自耗冶炼
，具体涉及一种含易偏析元素大直径钛合金铸 锭成分控制方法。
技术介绍
钛合金因其比强度高、耐腐蚀、耐高温、生物相容性好、超导、贮氢、形状记忆等一 系列重要特性，在航空、航天、舰船、兵器、核能、医疗、石油化工、真空制盐、建筑、体育休闲 等领域广泛使用，被称为"太空金属"、"海洋金属"、"全能金属"、"智慧金属"。近几年，在航 空航天等领域发展尤为迅速，使用量不断扩大。随着飞机飞行马赫数越来越大，减重要求越 来越高，棒材的尺寸也越来越大，对组织及性能要求更为严格。扩大冶炼锭型、提升钛锭纯 洁度、提高加工变形量为目前钛合金研发的发展方向。现阶段采用真空自耗炉冶炼生产Mo 含量为5%?8%的钛合金时，存在两方面的技术难题：① Mo的熔点高（2617°C )，在钛合金中 加入高品位的Al-Mo合金料时易产生Mo点夹杂。②Mo元素的合金分配系数Kci=S. 5,为钛 合金中易产生正偏析元素，浇注大直径的铸锭时易产生宏观偏析。由于以上技术难题，目前 对于Mo含量为5%?8%的钛合金大直径铸锭熔炼仍然没有很好解决成分偏析的方法。 目前国外对于上述问题采取的技术措施： ① Mo的加入方式采用Ti-Mo中间合金方式加入，保证了其成分的均匀性及消除了高熔 点、高密度Mo点夹杂的出现。缺点是Ti-Mo中间合金制作困难、加工周期长、加工过程质量 控制难、生产成本高，而且由于Ti-Mo中间合金在配混料过程中加入量大，对混料、电极的 压制造成不便； ② Mo的加入方式采用工业Mo粉方式加入，在生产过程中Mo粉粒度要足够细小、纯洁 度要高，需要选择小粒度海绵钛，在混料过程中需延长混料时间以便Mo粉与海绵钛混合均 匀粘附在海绵钛颗粒表面；缺点是Mo粉制取难度大、易受污染，混料、熔炼工艺出现偏差时 易出现Mo的不熔块； ③ 针对Mo的偏析通常采用的解决方法是三次熔炼，在第三次熔炼时采用较小的电流 密度，熔炼过程中降低熔炼速度、减小熔池深度，以防止成品铸锭在凝固过程中出现偏析。
技术实现思路
本专利技术公开一种含易偏析兀素大直径钛合金铸锭成分控制方法，对于真空自耗 炉冶炼含有Mo元素5%?8%，铸锭直径为Φ508、Φ610的钛合金铸锭，采用成分均匀化的 控制方法，以解决目前该类钛合金大锭型成分偏析问题。 本专利技术采用如下技术方案： ⑴原材料选择：选用A1M〇80%品位合金，要求合金粒度0. 4mm?1mm，合金加入过程中 采用自动混料系统保证成分混合均匀；电极压制完成后避免多次挪动； ⑵Φ508锭型：冶炼过程中采用恒熔速控制，熔速控制8. 8kg/min?9. 2kg/min，冶炼 过程中电流控制13. OKA?14. 5KA，电压控制32. OV?33. OV，采用5A交流磁场搅拌，冶炼过 程中结晶器下部充入He气，He气流量0. 040L/min?0. 050L/min，测定下部压力值25Pa? 35Pa，上部真空度0. IPa波动； (3) Φ610锭型：冶炼过程中采用恒熔速控制，熔速控制12. 5kg/min?13. 5kg/min，冶 炼过程中电流控制17. OKA?18. 7KA，电压控制34. 5V?35V，采用7A交流磁场搅拌，冶炼过 程中结晶器下部充入He气，He气流量0. 050L/min?0. 065L/min，测定下部压力值30Pa? 40Pa，上部真空度0. IPa波动。 与现有技术相比本专利技术具有以下优点：采用本专利技术所述的冶炼工艺，冶炼Φ508、 Φ 610直径Mo含量5%?8%钛合金铸锭成分上下部位分析均匀，经权威部门低倍鉴定无偏 析，航空、航天使用上无质量问题。【附图说明】 图1是TC16合金Φ 610铸锭边部低倍； 图2是TC16合金Φ610铸锭中心低倍。【具体实施方式】 实施例1 采用真空自耗炉Φ508锭型熔炼TC16合金，该合金Mo含量4. 5%?5. 5%，电极的化学成 分为Ti-3%Al-5. 2%M〇-4. 5%V-0. 10%0,冶炼过程中电流控制13. 0ΚΑ，电压控制32. 0V，熔速 为8. 8kg/min，采用5A交流磁场搅拌，冶炼过程中结晶器下部充入He气，He气流量0. 045L/ min，测定下部压力值30Pa，上部真空度0. lPa，M〇成分分析结果如表1。 表 1 %【主权项】1. 一种，其特征在于：所述控制方法是 冶炼采用成分均匀化方法，适用于真空自耗炉〇 508、〇610锭型的含有Mo元素5%?8%钛 合金铸锭。2. 根据权利要求1所述，其特征在于： 所述 钛合金铸锭锭型为0 508的成分均匀化控制方法如下：⑴选用A1M〇80%品位合金，要求 合金粒度〇. 4mm?1_，合金加入过程中采用自动混料系统保证成分混合均勻；电极压制完 成后避免多次挪动； ⑵冶炼过程中采用恒熔速控制，熔速控制8. 8kg/min?9. 2kg/min，冶炼过程中电流控 制13. OKA?14. 5KA，电压控制32. 0V?33. 0V，采用5A交流磁场搅拌，冶炼过程中结晶器 下部充入He气，He气流量0? 040L/min?0? 050L/min，测定下部压力值25Pa?35Pa，上部 真空度0. IPa波动。3. 根据权利要求2所述，其特 征在于：所述钛合金铸锭为TC16合金铸锭，Mo含量5. 2%?5. 5%，电极的化学成分为 Ti-3%Al-5. 2%M〇-4. 5%V-0. 10%0,冶炼过程中电流控制13. 0KA，电压控制32. 0V，熔速为 8. 8kg/min，采用5A交流磁场搅拌，冶炼过程中结晶器下部充入He气，He气流量0. 045L/ min，测定下部压力值30Pa，上部真空度0? IPa。4. 根据权利要求2所述，其特 征在于：所述钛合金铸锭为TC16合金铸锭，Mo含量5. 5%?6. 5%，电极的化学成分为 Ti-6%Al-2%Sn-4%Zr-6. 0%M〇,冶炼过程中电流控制14. 2KA，电压控制32. 5V，熔速为9. lkg/ min，采用5A交流磁场搅拌，冶炼过程中结晶器下部充入He气，He气流量0. 050L/min，测定 下部压力值30?30Pa，上部真空度0? IPa波动。5. 根据权利要求1所述，其特征在于： 所述钛合金铸锭锭型为0 610的成分均匀化控制方法如下：⑴选用A1M〇80%品位合金，要求 合金粒度〇. 4mm?1_，合金加入过程中采用自动混料系统保证成分混合均勻；电极压制完 成后避免多次挪动； ⑵冶炼过程中采用恒熔速控制，熔速控制12. 5kg/min?13. 5kg/min，冶炼过程中电流 控制17. OKA?18. 7KA，电压控制34. 5V?35V，采用7A交流磁场搅拌，冶炼过程中结晶器 下部充入He气，He气流量0? 050L/min?0? 065L/min，测定下部压力值30Pa?40Pa，上部 真空度0. IPa波动。6. 根据权利要求5所述，其特 征在于：所述钛合金铸锭为TC19合金铸锭，Mo含量5. 5%?6. 5%，电极的化学成分为 Ti-6%Al-2%Sn-4%Zr-6. 0%M〇,冶炼过程中电流控制14. 2KA，电压控制32. 5V，熔速为9. lkg/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含易偏析元素大直径钛合金铸锭成分控制方法,其特征在于：所述控制方法是冶炼采用成分均匀化方法，适用于真空自耗炉Φ508、Φ610锭型的含有Mo元素5%～8%钛合金铸锭。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董健，关玉龙，虞忠良，谢力，赵民权，朱宝明，王媛，王德琴，王志刚，张玉春，陈吉，于洋，叶文君，惠松骁，梁晓波，张建伟，
申请(专利权)人：抚顺特殊钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21