一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法，该方法中使用模具型腔内放置有可拆卸的辅助支架，辅助支架将模具型腔分成N个格挡；按照待制备钛合金的名义成分进行称料、配料，得到N份混合原料，并准备N份微量元素粉；将每份混合原料的一半均倒入其对应的格挡内，将每份微量元素粉倒入其对应的格挡内，再将每份混合原料剩余的一半均倒入其对应的格挡内；将辅助支架从模具型腔取出；采用短行程立式压制将模具型腔内的混合原料一次性压制成大单重电极块；重复上述步骤，获取多个大单重电极块，组焊为自耗电极，并将进行2‑3次真空自耗熔炼得到含微量元素钛合金大型铸锭；本发明专利技术可避免制备大型铸锭时需要小电极块拼接并多次重熔的问题。

Method for preparing large ingot of titanium alloy containing trace element

The invention discloses a preparation method of containing trace elements of titanium alloy large ingot mould is placed in the cavity, the use of auxiliary removable support this method, auxiliary support will die cavity into N block; for weighing, batching in accordance with nominal composition for preparation of titanium alloy, N hybrid the raw material, and prepare a N trace element powder; half of each mixture were poured into the corresponding block, each trace element powder into the corresponding block, and then each of the remaining half of mixed raw materials were poured into the corresponding block; the auxiliary bracket removed from the die cavity a short trip will be suppressed; vertical mold cavity of the ingredients and disposable pressed into a large single heavy electrode block; repeat the above steps, access to a number of large single heavy electrode block group for welding consumable electrode, and the 2 3 vacuum consumable A large ingot of titanium alloy containing trace elements is obtained by melting, and the problem of small electrode block splicing and multiple remelting is avoided when the large ingot is prepared.

【技术实现步骤摘要】
一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法
本专利技术属于钛合金熔炼方法
，尤其涉及一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法。
技术介绍
为满足特定的显微组织、性能的需求，在钛中加入不同的合金元素，化合形成多种牌号的钛合金。钛的合金化是钛材自身性能，以及应用领域拓展的主要方法。其中一些含量较少的微量元素，可以在耐蚀、抗蠕变、减少脆性相生成等方面对钛合金有帮助。一般情况下，钛的合金元素的加入没有苛刻的方法和要求。但对于微量元素，含量在1％左右，均匀性要求又很高，又是大型铸锭的情况下。采用真空自耗熔炼，其电极块的布料方法就要特别注意。由于布料不合理，就会导致合金中该元素的含量不均等，引起材料性能的差异。通常的处理方法，压制较小单重的电极块，采用横式压制法，将称好的微量元素置于混合料的中间(混合料分两次倒入，微量元素在中间放入)。要制备大型铸锭，只能通过小电极块的拼焊，再多次重熔得到。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法，以避免制备大型铸锭时需要小电极块拼接并多次重熔的问题。本专利技术采用以下技术方案，一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法，该方法中使用模具型腔，模具型腔内放置有可拆卸的辅助支架，辅助支架用于将模具型腔内部空间分成水平排布的N个格挡，其中N≥16为正整数；该制备方法具体包括以下步骤：步骤1、以海绵钛、中间合金为原料，按照待制备钛合金的名义成分进行称料、配料，得到N份混合原料，并准备N份微量元素粉；步骤2、将每份混合原料的一半均倒入其对应的格挡内，将每份微量元素粉倒入其对应的格挡内，再将每份混合原料剩余的一半均倒入其对应的格挡内；步骤3、将辅助支架从模具型腔取出；步骤4、启动压机，采用短行程立式压制将模具型腔内的混合原料一次性压制成大单重电极块；步骤5、重复执行步骤1至步骤4，获取多个大单重电极块，组焊为自耗电极，并将自耗电极进行2-3次真空自耗熔炼得到含微量元素钛合金大型铸锭。进一步地，每个格挡在水平方向上的长边尺寸为60-120mm。进一步地，辅助支架包括多个竖直且相互交叉设置的支板，每个支板的材料均为纯钛或钛合金Ti-6Al-4V。进一步地，辅助支架的每个支板的竖直截面为：上部为矩形，且下部的厚度逐渐减小呈楔形。进一步地，步骤4中得到的电极块，其压制方向上的长度小于垂直压制方向上的长度。进一步地，步骤4中电极块单重为100-180Kg。进一步地，压机选用3500T液压机。本专利技术的有益效果是：通过一次性压制均匀性较好、单重大于100Kg的电极块，有效地解决了含微量元素大型铸锭制备的难题，相对分块压制在组焊的方法，提高了工作效率，辅助支架的使用将物料预先分为若干份，有利于电极布料的均匀性，特别是微量元素的均匀分布，为后续熔炼得到均匀性良好的大型铸锭奠定基础。【附图说明】图1为本专利技术实施例中辅助支架将模具型腔划分为十六份及支板横截面的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术公开了一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法，该方法尤其适用于真空自耗熔炼制备2-3吨大型钛合金铸锭。如图1所示，该方法中使用模具型腔，模具型腔内放置有可拆卸的辅助支架，辅助支架用于将模具型腔内部空间分成水平排布的N个格挡，其中N≥16为正整数。辅助支架可以根据电极块的单重、配料元素的具体要求、模具型腔的规格等条件设计不同的结构和划分不同的份数。另外，辅助支架可以设置为方格形，在处理微量元素均匀性问题时，每个格挡在水平方向上的长边尺寸为60-120mm。辅助支架包括多个竖直且相互交叉设置的支板，为了适应钛材的工装条件，辅助支架的每个支板的材料均为纯钛或常用钛合金Ti-6Al-4V，为了方便取出，不粘连物料，辅助支架板材的横截面为上宽下窄的斜面型，即辅助支架的每个支板的竖直截面为：上部为矩形，且下部的厚度逐渐减小呈楔形。该制备方法具体包括以下步骤：步骤1、以海绵钛、中间合金为原料，按照待制备钛合金的名义成分与格挡的数目，进行称料、配料，得到N份混合原料，并准备N份微量元素粉。步骤2、将每份混合原料的一半均倒入其对应的格挡内，将每份微量元素粉倒入其对应的格挡内，再将每份混合原料剩余的一半均倒入其对应的格挡内；使得微量元素粉置于混合原料的中间部分。如图1所示，横竖方格形辅助支架将模具型腔划分为十六份，则需要称料、混料十六，得到十六份配料，每份混合原料倒入其对应的格挡内部。在倒入每份混合原料时，先将配料倒入一半，再加入微量元素粉，最后再倒入剩余的配料，这样做可以使得微量元素粉位于混合原料的中间部分。步骤3、松动辅助支架，在不影响格挡中原有布料的情况下，将辅助支架从模具型腔取出。步骤4、启动压机，采用短行程立式压制将模具型腔内的混合原料一次性压制成大单重电极块；该方法压制成的电极块单重大于等于100Kg，优选的电极块单重为100-180Kg。短行程立式压制是指压机上模架抬起的高度尽量小，缩短压机的行程。其内涵是指立式压制方向的尺寸是电极块形状的最小尺寸，电极块的高度小于直径，即电极块的压制方向上的长度小于电极块垂直压制方向上的长度，这样有利于电极块压实密度的均匀性，压制后的电极块高度为280mm-300mm，选用设备为3500T液压机。步骤5、重复执行步骤1至步骤4，获取多个大单重电极块，并组焊为自耗电极，并将自耗电极进行2-3次真空自耗熔炼得到含微量元素的均匀性良好的大型匀质铸锭，优选的，选用3T真空自耗熔炼炉。实施例1TA9(Ti-0.2Pd)合金的Φ620-2880Kg铸锭熔炼方法：原材料选用0级海绵钛、工业纯Pd粉，合金配比按照名义成分Ti-0.2Pd(wt％)。在Φ460的模具型腔中预先放置方格形辅助支架，将型腔分为十六分。分别按10Kg的重量配料、称料16次，倒入16个格档中。特别是每个格档中，海绵钛分两次倒入，Pd粉置于中间。松动取出支架后，一次性压制成Φ460-160Kg的TA9钛合金电极块。压成的大单重电极块厚度约300mm。共制备18个电极块，组焊为2个自耗电极。后续经过真空自耗熔炼2次，获得Φ620-2880Kg铸锭。铸锭上部、中部、下部Pd元素含量的检测结果为0.20％、0.18％、0.21％。实施例2TC23(Ti-6Al-4V-0.1Ru)钛合金Φ620-3000Kg铸锭熔炼方法：原材料选用0级海绵钛、AlV55中间合金、工业纯铝豆，工业纯Ru粉，合金配比按照Ti-6.2％Al-4.2％V-0.1Ru(wt％)。在Φ380的模具型腔中预先放置方格形辅助支架，将型腔分为十六分。分别按6.25Kg的重量配料、称料十六次，倒入十六个格档中。特别是每个格档中，将混合后的海绵钛和合金料分两次倒入，Pd粉置于中间。松动取出支架后，一次性压制成Φ380-100Kg的TC23钛合金电极块。压成的大单重电极块厚度约300mm。共制备30个电极块，组焊为4个自耗电极。后续经过真空自耗熔炼3次，获得Φ620-3000Kg铸锭。铸锭上部、中部、下部Ru元素含量的检测结果为0.10％、0.09％、0.11％。压料用辅助支架可以根据电极块的单重，原材料及配料的要求，模具型腔的规格等条件设计不同的结构，并不局限于本专利技术中提到的结构类型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法，其特征在于，该方法中使用模具型腔，模具型腔内放置有可拆卸的辅助支架，所述辅助支架用于将模具型腔内部空间分成水平排布的N个格挡，其中N≥16为正整数；该制备方法具体包括以下步骤：步骤1、以海绵钛、中间合金为原料，按照待制备钛合金的名义成分进行称料、配料，得到N份混合原料，并准备N份微量元素粉；步骤2、将每份混合原料的一半均倒入其对应的格挡内，将每份微量元素粉倒入其对应的格挡内，再将每份混合原料剩余的一半均倒入其对应的格挡内；步骤3、将所述辅助支架从模具型腔取出；步骤4、启动压机，采用短行程立式压制将模具型腔内的混合原料一次性压制成大单重电极块；步骤5、重复执行步骤1至步骤4，获取多个大单重电极块，组焊为自耗电极，并将所述自耗电极进行2‑3次真空自耗熔炼得到含微量元素钛合金大型铸锭。

【技术特征摘要】
1.一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法，其特征在于，该方法中使用模具型腔，模具型腔内放置有可拆卸的辅助支架，所述辅助支架用于将模具型腔内部空间分成水平排布的N个格挡，其中N≥16为正整数；该制备方法具体包括以下步骤：步骤1、以海绵钛、中间合金为原料，按照待制备钛合金的名义成分进行称料、配料，得到N份混合原料，并准备N份微量元素粉；步骤2、将每份混合原料的一半均倒入其对应的格挡内，将每份微量元素粉倒入其对应的格挡内，再将每份混合原料剩余的一半均倒入其对应的格挡内；步骤3、将所述辅助支架从模具型腔取出；步骤4、启动压机，采用短行程立式压制将模具型腔内的混合原料一次性压制成大单重电极块；步骤5、重复执行步骤1至步骤4，获取多个大单重电极块，组焊为自耗电极，并将所述自耗电极进行2-3次真空自耗熔炼得到含微量元素钛合金大型铸锭。2.如权利要求1所述的含微量元素钛合金大...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛江虹，罗斌莉，杨晓康，魏芬绒，刘煦，
申请(专利权)人：西安赛特思迈钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61