一种利用纯钛制造技术

一种利用纯钛

【技术实现步骤摘要】
一种利用纯钛TA1残废料制备TC4ELI合金的制备工艺


[0001]本专利技术涉及合金制备工艺的
，特别是涉及一种利用纯钛
TA1
残废料制备
TC4ELI
合金的制备工艺
。

技术介绍

[0002]目前，国内主流熔炼制备
TC4ELI
钛合金的方法主要有以下两种：一种是利用传统真空自耗电弧
(VAR)
炉多次熔炼制备，其过程为将海绵钛
、
铝钒合金
、
铝豆
、
铁钉
(
或铝钒铁合金
)
等原材料按一定比例混合均匀后，用油压机压制成一定规格的电极块，焊接成“圆棒状”自耗电极，然后在
VAR
炉中真空熔炼成
TC4ELI
钛合金圆形铸锭
(
一般要经过2‑3次重复熔炼
)
；
VAR
熔炼过程，自耗电极经电弧熔化后滴落至坩埚底部，逐渐凝固成铸锭，即：原材料
(
自耗电极
)
中含有的杂质及夹杂物会直接进入铸锭中，无法有效剥离；制备的
TC4ELI
钛合金存在高
、
低密度夹杂物，宏观偏析等冶金缺陷；此外，
VAR
熔炼炉真空度一般为
0.1
～
1.0Pa
，且炉室空间小
、
气体杂质逃逸缺口有限，故脱气效果差，反而会发生铸锭中气体含量增加的问题；
>[0003]另外一种是采用电子束冷床回收合金残废料熔炼技术制备工艺，其原理为在真空成形环境中，利用具有高能量的电子束作为热源，将送进的合金材料熔化，按照规划好的成形路径，逐点逐层堆积，直至成形出近净成形的金属零件
。
回收合金残废料的方式中，残废料成分难以控制，配料分析难免存在误差，物料装配过程难以做到成分均匀，因此造成熔炼过程中铸锭成分不均匀，制备的
TC4ELI
钛合金存在宏观偏析等冶金缺陷
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种利用纯钛
TA1
残废料制备
TC4ELI
合金的制备工艺，以解决上述存在的技术问题
。
[0005]本专利技术提供一种利用纯钛
TA1
残废料制备
TC4ELI
合金的制备工艺，包括如下步骤：
[0006]步骤一：原材料准备，选择高纯度的原材料：纯钛
TA1
残废料
、
海绵钛
、
铝钒合金
、
铝豆和铁钉；建立原材料配料数据库，包括成分
、
质量和挥发性质；计算和控制原材料的比例，确保每种原材料按正确比例投入；
[0007]步骤二：混料
、
压制成块，使用混合设备混料，通过自动称重和控制系统称重传输；在
80MN
油压机上设置压机锤头参数进行压制；
[0008]步骤三：布料
、
烘干，通过机器视觉系统，对每个料块进行检查，根据料块尺寸和成分，优化烘干参数进行烘干；
[0009]步骤四：电子束冷床炉熔炼，烘干后的料块钛坨依次码放入进料器中，并送入电子束冷床炉进行熔炼，一次熔炼得到
BT22
钛合金铸锭，通过温度控制系统确保电子束冷床炉内温度稳定，达到所需熔炼温度；通过实时监控系统，监测炉内温度
、
压力
、
电流；
[0010]步骤五：质量检验，使用非破坏性检测方法，对铸锭进行全面检测，确保内部无缺陷；做详细的数据记录和分析，对每批铸锭的检测结果进行统计和分析
。
[0011]步骤一：原材料配料；
[0012]原材料配料计算及物料用量统计如下：试验所用海绵钛
(1
级
)、
铝钒合金
(AlV55)、
铝豆
(99.8
％
)、
铁钉
(Fe)
重量共计
1509.46Kg
，经混布料机混合，单层双排摆放在料箱中，钛坨上层均匀码放
TA1
纯钛残料
1496kg
，合计配料物料的重量为
3005.46kg
；
[0013]建立原材料配料数据库，包括成分
、
质量和挥发性质；
[0014]原材料的比例分析：
[0015](1)
正常熔炼料块分析
[0016]试验正常熔炼料配料计算如下：
[0017]Al
％＝
(114
×
99.86
％
+191.6
×
41.09
％
)
÷
2731.6
＝
7.05
％
[0018]V
％＝
191.600
×
58.45
％
÷
2731.6
＝
4.10
％
[0019]Fe
％＝
(1060
×
0.018
％
+114
×
0.073
％
+191.6
×
0.14
％
+2.96
×
99.652
％
+3.12
×
0.010
％
+1360
×
0.030
％
)
÷
2731.6
＝
0.14
％
[0020]O
％＝
(1060
×
0.044
％
+191.6
×
0.063
％
+3.12
×
40.05
％
+1360
×
0.055
％
)
[0021]÷
2731.6
＝
0.095
％；
[0022](2)
头排料块分析
[0023]根据经验可知，熔炼前期，由于熔炼速度较低，易挥发元素挥发损失率偏大，故头排料配料值中
Al
元素配料值略有提升，配料计算如下：
[0024]Al
％＝
(12
×
99.86
％
+19.24
×
41.09
％
)
÷
273.74
＝
7.26
％
[0025]V
％＝
19.24
×
58.45
％
÷
273.74...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用纯钛
TA1
残废料制备
TC4ELI
合金的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：原材料准备，选择高纯度的原材料：纯钛
TA1
残废料
、
海绵钛
、
铝钒合金
、
铝豆和铁钉；建立原材料配料数据库，包括成分
、
质量和挥发性质；计算和控制原材料的比例，确保每种原材料按正确比例投入；步骤二：混料
、
压制成块，使用混合设备混料，通过自动称重和控制系统称重传输；在
80MN
油压机上设置压机锤头参数进行压制；步骤三：布料
、
烘干，通过机器视觉系统，对每个料块进行检查，根据料块尺寸和成分，优化烘干参数进行烘干；步骤四：电子束冷床炉熔炼，烘干后的料块钛坨依次码放入进料器中，并送入电子束冷床炉进行熔炼，一次熔炼得到
BT22
钛合金铸锭，通过温度控制系统确保电子束冷床炉内温度稳定，达到所需熔炼温度；通过实时监控系统，监测炉内温度
、
压力
、
电流；步骤五：质量检验，使用非破坏性检测方法，对铸锭进行全面检测，确保内部无缺陷；做详细的数据记录和分析，对每批铸锭的检测结果进行统计和分析
。2.
根据权利要求1所述的一种利用纯钛
TA1
残废料制备
TC4ELI
合金的制备工艺，其特征在于：所述步骤一中配料的分析：
(1)
原材料的比例计算如下：
Al
％＝
(114
×
99.86
％
+191.6
×
41.09
％
)
÷
2731.6
＝
7.05
％
V
％＝
191.600
×
58.45
％
÷
2731.6
＝
4.10
％
Fe
％＝
(1060
×
0.018
％
+114
×
0.073
％
+191.6
×
0.14
％
+2.96
×
99.652
％
+3.12
×
0.010
％
+1360
×
0.030
％
)
÷
2731.6
＝
0.14
％
O
％＝
(1060
×
0.044
％
+191.6
×
0.063
％
+3.12
×
40.05
％
+1360
×
0.055
％
)
÷
2731.6
＝
0.095
％
(2)
头排料块分析配料计算如下：熔炼前期，由于熔炼速度较低，易挥发元素挥发损失率偏大，故头排料配料值中
Al
元素配料值略有提升，配料计算如下：
Al
％＝
(12
×
99.86
％
+19.24
×
41.09
％
)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜华，雷云清，马小艳，伊有才，郭振来，王倩，
申请(专利权)人：青海聚能钛业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：