一种提高钛合金扁锭质量的方法技术

本公开实施例是关于一种提高钛合金扁锭质量的方法。包括：按照预设送料速度将钛合金原料送入熔炼区，且在进入熔炼区时启动熔炼区的电子枪对钛合金原料进行熔炼，形成钛合金熔体；根据冷床的有效长度、宽度、熔池的高度、熔炼速率及钛合金熔体密度，分别得到钛合金熔体在冷床内的平均流动速度和平均流动时间；熔炼区的钛合金熔体按照平均流动速度和平均流动时间流向精炼区，且在熔炼区的钛合金熔体流入精炼区时启动精炼区的电子枪对钛合金熔体进行进一步熔炼；精炼区的钛合金熔体继续按照平均流动速度和平均流动时间流向结晶区。本公开实施例经过对钛合金熔体在熔炼区、精炼区以及结晶区的熔炼除杂，使得除杂效果更好，从而提高钛合金扁锭质量。高钛合金扁锭质量。高钛合金扁锭质量。

【技术实现步骤摘要】
一种提高钛合金扁锭质量的方法


[0001]本公开实施例涉及钛合金制备
，尤其涉及一种提高钛合金扁锭质量的方法。

技术介绍

[0002]钛合金是一种新型结构材料，由于钛合金具有质量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀性等特点，因而在航空航天、军事和医疗领域等领域得到广泛应用。EB炉是利用电子枪产生的电场加速电子束作为热源轰击被熔金属，将电能转变为热能，从而加热熔化金属。在利用EB炉制备钛合金扁锭时，虽然已经去除了大部分的杂质，但是依然可能存在一类硬α
‑
TiN夹杂。α
‑
TiN夹杂是钛合金中危害非常大的一类夹杂缺陷，由于其硬度高、脆性大，直径过小就可能引起部件疲劳裂纹，严重影响钛合金扁锭质量。
[0003]因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
[0004]需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

技术实现思路

[0005]本公开实施例的目的在于提供一种提高钛合金扁锭质量的方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
[0006]根据本公开实施例提供的一种提高钛合金扁锭质量的方法，该方法包括：
[0007]根据冷床的有效长度、宽度、熔池的高度、熔炼速度及钛合金熔体密度，分别得到钛合金熔体在所述冷床内的平均流动速度和平均流动时间；
[0008]按照预设送料速度将钛合金原料送入熔炼区，且在进入所述熔炼区时启动熔炼区的电子枪对所述钛合金原料进行熔炼，形成钛合金熔体；
[0009]所述熔炼区的所述钛合金熔体按照所述平均流动速度和平均流动时间流向精炼区，且在所述熔炼区的所述钛合金熔体流入所述精炼区时启动所述精炼区的电子枪对所述钛合金熔体进行进一步熔炼；
[0010]所述精炼区的所述钛合金熔体继续按照所述平均流动速度和平均流动时间流向结晶区，且在所述精炼区的所述钛合金熔体流入所述结晶区时启动所述结晶区的电子枪，在所述结晶区内形成钛合金液，并进行持续拉锭。
[0011]本公开的一实施例中，所述平均流动速度为：
[0012][0013]所述平均流动时间为：
[0014][0015]式中，l表示冷床的有效长度，w
h
表示冷床的宽度，d
h
表示熔池的高度，m0表示熔炼速率，ρ
L
表示钛合金熔体的密度。
[0016]本公开的一实施例中，所述熔炼区的电子枪数量大于精炼区的电子枪数量，所述结晶区的电子枪数量大于所述精炼区的电子枪数量且小于所述熔炼区的电子枪数量。
[0017]本公开的一实施例中，所述熔炼区的电子枪的功率大于精炼区的电子枪的功率，所述精炼区的电子枪的功率大于所述结晶区的电子枪的功率。
[0018]本公开的一实施例中，所述熔炼区的电子枪的功率大于500KW，所述精炼区的电子枪的功率300
‑
400KW，所述结晶区的电子枪的功率200
‑
300KW。
[0019]本公开的一实施例中，所述在所述精炼区的所述钛合金熔体流入所述结晶区时启动所述结晶区的电子枪，在所述结晶区内形成钛合金液，并进行持续拉锭的步骤中包括：
[0020]所述结晶区的电子枪照射在所述结晶区内已覆盖钛合金液的位置，并待钛合金液完全覆盖所述结晶区时开始拉锭；
[0021]拉锭开始时增加所述结晶区的电子枪的功率。
[0022]本公开的一实施例中，在进行持续拉锭时，随着拉锭时间的不断增加，拉锭速率先增加后降低，熔炼速率不断降低。
[0023]本公开的一实施例中，当所述拉锭时间t∈[0,7]时，所述拉锭时间与所述拉锭速率满足如下拟合公式：
[0024]v＝at+b
ꢀꢀꢀꢀ
(3)；
[0025]式中，v为拉锭速率，v∈[12,17]，拉锭速率v单位为mm/min，拉锭时间t单位为h，a和b分别为公式(3)的拉锭参数，a∈[0.04,0.3]，b∈[14,18]；
[0026]当所述拉锭时间t＞7时，所述拉锭时间与所述拉锭速率v满足如下拟合公式：
[0027]v＝ct+d
ꢀꢀꢀꢀ
(4)；
[0028]式中，c和d分别为公式(4)的拉锭参数，c∈[
‑
0.5,
‑
0.9]，d∈[19,22]。
[0029]本公开的一实施例中，当所述熔炼速率m0为550
‑
1100kg/h，所述拉锭时间t和所述熔炼速率m0满足如下拟合公式：
[0030]m0＝et+f
ꢀꢀꢀꢀ
(5)；
[0031]式中，e和f分别为公式(5)的拉锭参数，e∈[
‑
28,
‑
30]，f∈[1100,
‑
1300]。
[0032]本公开的一实施例中，在对所述钛合金液拉锭过程中进行冷却，得到钛合金扁锭。
[0033]本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0034]本公开的实施例中，通过上述方法，一方面，钛合金熔体按照平均流动速度和平均流动时间，经熔炼区对钛合金原料的熔炼，得到钛合金熔体，钛合金熔体从熔炼区流向精炼区，在流入精炼区的同时，启动精炼区的电子枪对流入精炼区的钛合金熔体进行精炼，由于钛合金熔体在从熔炼区流向精炼区时是按照平均流动速度和平均流动时间，在冷床内进行流动，因此，钛合金熔体在从熔炼区到精炼区过程中，可以更好地对钛合金中的夹杂进行进一步的去除；另一方面，钛合金熔体在精炼区熔炼完后，继续按照平均流动速度和平均流动时间流向结晶区，在结晶区内形成钛合金液，进行拉锭，在此过程中，结晶区的电子枪在钛合金熔体流入结晶区时，可对钛合金中的剩余夹杂进行进一步的去除。该方法经过对钛合金熔体在熔炼区、精炼区以及结晶区的熔炼除杂，使得除杂效果更好，从而提高钛合金扁锭质量。
附图说明
[0035]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1示出本公开示例性实施例中一种提高钛合金扁锭质量的方法的步骤流程图；
[0037]图2示出本公开示例性实施例3制备的TC4钛合金扁锭。
具体实施方式
[0038]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0039]此外，附图仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高钛合金扁锭质量的方法，其特征在于，该方法包括：按照预设送料速度将钛合金原料送入熔炼区，且在进入熔炼区时启动所述熔炼区的电子枪对所述钛合金原料进行熔炼，形成钛合金熔体；根据冷床的有效长度、宽度、熔池的高度、熔炼速率及钛合金熔体密度，分别得到所述钛合金熔体在所述冷床内的平均流动速度和平均流动时间；所述熔炼区的所述钛合金熔体按照所述平均流动速度和平均流动时间流向精炼区，且在所述熔炼区的所述钛合金熔体流入所述精炼区时启动所述精炼区的电子枪对所述钛合金熔体进行进一步熔炼；所述精炼区的所述钛合金熔体继续按照所述平均流动速度和平均流动时间流向结晶区，且在所述精炼区的所述钛合金熔体流入所述结晶区时启动所述结晶区的电子枪，在所述结晶区内形成钛合金液，并进行持续拉锭。2.根据权利要求1所述的提高钛合金扁锭质量的方法，其特征在于，所述平均流动速度为：所述平均流动时间为：式中，l表示冷床的有效长度，w
h
表示冷床的宽度，d
h
表示熔池的高度，m0表示熔炼速率，ρ
L
表示钛合金熔体的密度。3.根据权利要求2所述的提高钛合金扁锭质量的方法，其特征在于，所述熔炼区的电子枪数量大于精炼区的电子枪数量，所述结晶区的电子枪数量大于所述精炼区的电子枪数量且小于所述熔炼区的电子枪数量。4.根据权利要求3所述的提高钛合金扁锭质量的方法，其特征在于，所述熔炼区的电子枪的功率大于精炼区的电子枪的功率，所述精炼区的电子枪的功率大于所述结晶区的电子枪的功率。5.根据权利要求4所述的提高钛合金扁锭质量的方法，其特征在于，所述熔炼区的电子枪的功率大于500KW，所述精炼区的电子枪的功率300
‑
400KW，所述结晶区的电子枪的功率200
‑
300KW。6.根据权利要求1所述的提高钛合金扁锭质...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明亮，王博，赵哲，韩松，张宽，焦春妮，
申请(专利权)人：陕西天成航空材料有限公司，
类型：发明
国别省市：