專利名稱：一種tc18鈦合金真空熔煉制備方法
技術領域：
本發明涉及鈦及鈦合金加工領域，尤其涉及ー種TC18鈦合金真空熔煉制備方法。
背景技術：
TC18鈦合金是國內外航空材料中使用較多的結構鈦合金，它淬透性好，可用于飛機的承カ構件。TC18鈦合金中含有Al、Mo、V、Cr、Fe五種合金元素，名義化學成分為Ti-5Al-5Mo-5V-lCr-lFe，合金元素總含量達到17%。按照國標GB/T 3620. 1-2007《鈦及鈦 合金牌號和化學成分》中的要求，TC18鈦合金化學成分控制范圍如下表
呂 Al% ]鉬 Mo% IfL V% [絡 Cr% J鐵 Fe%
4. 4 5. 7 4. 0 5. 5 4. 0 5. 5 0. 5 I. 5 0. 5 I. 5
其中高熔點元素Mo含量為5%,易偏析元素Fe含量為1%。這些元素的結晶特性不同，
受合金配比、熔煉エ藝參數選擇以及熔煉過程控制等因素影響，常出現成分偏析，合金元素
含量的穩定性差等問題，嚴重影響后續加工エ序的進行和成品的質量。生產中針對TC18鈦
合金鑄錠化學成分均勻性難以控制的技術難點，研究中間合金元素加入方式和真空自耗電
弧熔煉的エ藝方法。

發明內容
針對上述技術的不足，本發明的目的是提供ー種能夠有效的解決成分偏析以及合金元素含量的穩定性差等問題的TC18鈦合金真空熔煉制備方法。本發明的技術方案是ー種TC18鈦合金真空熔煉制備方法，エ藝流程合金元素配比一中間合金與海綿鈦混料一電極壓制、焊接一真空自耗爐三次熔煉一扒皮取樣、探傷—鑄錠成品；其具體步驟如下
(1)、合金元素配比按照以下重量百分比的化學成分進行合金元素配料鋁(5.0
5.3) %、鑰(4. 9 5. I) %、釩(4. 9 5. I) %、鉻(0.9 I. I) %、鐵(0. 9 I. I) %，其余為鈦；
(2)、中間合金與海綿鈦混料選用0.83-12. 7mm小粒度的高等級海綿鈦，和成分均勻穩定的中間合金原料AI6OM0、A160Fe和A185V，以及小顆粒純Cr和純Al ;選料之后采用機械方法進行均勻化混料處理，并保證60秒以上的混料時間，充分混合均勻；
(3)、電極壓制、焊接混合好的料通過運料小車運送到油壓機料倉內進行電極塊壓制，確保電極密度，并組合成條形電極，將條形電極放入真空等離子焊箱中焊接成自耗電極；這樣避免了操作過程中的污染，提高了合金元素在自耗電極中原始分布的均勻性，確保真空自耗熔煉時每瞬間進入熔池的合金組元基本均勻，保證鑄錠最終化學成分的均勻性；
(4)、真空自耗爐三次熔煉對焊接好的電極采用真空自耗電弧爐進行熔煉；為達到鑄錠成分均勻化的目的，TC18鈦合金成品鑄錠采用三次真空自耗熔煉；
(5)、扒皮取樣、探傷對經過三次熔煉的鈦合金成品鑄錠，進行扒皮取樣，在鑄錠表面縱向分頭、中、底三部分進行化學成分分析；然后對鑄錠冒ロ部位的縮孔進行超聲波探傷，并切除冒ロ ；在鑄錠的頭部、底部橫切面徑向九點位置進行取樣，分析Fe、Mo元素成分；(6)、鑄徒成品入庫。所述步驟(2)中，成分均勻穩定的中間合金原料還可以選用A1-40MO-40V三元中間合金和A160Fe。本發明的優點是本發明提供了一種TC18鈦合金的真空自耗電弧爐熔煉加工方法，其中包含了合理的中間合金選擇和配比、電極塊壓制、熔煉工藝參數優化選擇，有效的解決了成分偏析，合金元素含量穩定性差等問題，且適用于工業化生產。


圖I是鑄錠縱向取樣示意圖。
圖2鑄錠頭部、底部徑向九點取樣示意圖。
具體實施例方式下面的實施例可更詳細地說明本發明，但不以任何形式限制本發明。實施例I :(1)、合金元素配比按照以下重量百分比的化學成分進行合金元素配料鋁5. 1%、鑰5. 0%、釩5. 0%、鉻I. 1%、鐵I. 0%，其余為鈦；
(2)、中間合金與海綿鈦混料選用0.83-12. 7_小粒度的0級海綿鈦，和成分均勻穩定的中間合金原料AI6OM0、A160Fe和A185V，以及小顆粒純Cr和純Al ;按照步驟(I)中的配比計算出所需合金元素重量之后采用機械方法進行均勻化混料處理，并保證60秒以上的混料時間，充分混合均勻；
(3)、電極壓制、焊接混合好的料通過運料小車運送到油壓機料倉內進行電極塊壓制，壓制0420mm的圓形電極，確保電極密度，并組合成條形電極，將條形電極放入真空等離子焊箱中焊接成自耗電極；
(4)、真空自耗爐三次熔煉對焊接好的電極采用真空自耗電弧爐進行三次真空自耗熔煉，生產出①680mm鈦合金鑄錠；
(5)、扒皮取樣、探傷對經過三次熔煉的鈦合金成品鑄錠，進行扒皮取樣，如圖I所示，在鑄錠側表面縱向的頭、中、底部進行取樣，結果如表2所示；在鑄錠頭部、底部橫切面徑向九個位置取樣，如圖2所示,對較大偏析傾向的Fe元素以及高熔點Mo元素進行分析,結果如表3所示；結果與目標要求的平均值來看，各元素的分布是均勻的；
表2 TC18合金鑄錠的縱向成分分析
分析主饔纔分參纖含量
_ Ti AlMoV "■■■■■■■■■■■■■■■Pr■■■■■■■■■■■■'■\"""""Pe"""""' NlCO
M & 10 4剩I 4as t,m 9.m 1.012 1,003 氤縛？
..............................................................................................................—-..............................................................................................:--:士
中_ H & 18 490 496 LM 氣獬 I M2 齔 ODI .氣 AOf ^
瘋鷂基 SH 498 4W LW 氬通 i.012 &.H1 O.D1D
H Cl-SLf 4I .S C O-IL IS AiiH-LS Al Ii-1. S a OS IBIS 歡浦 & 18
表3 TC18合金鑄錠徑向成分九點分析
權利要求
1.一種TC18鈦合金真空熔煉制備方法，其特征在于，工藝流程合金元素配比一中間合金與海綿鈦混料一電極壓制、焊接一真空自耗爐三次熔煉一扒皮取樣、探傷一鑄錠成品；具體步驟如下 (1)、合金元素配比按照以下重量百分比的化學成分進行合金元素配料鋁(5.O 5.3) %、鑰(4. 9 5. I) %、釩(4. 9 5. I) %、鉻(0.9 I. I) %、鐵(0. 9 I. I) %，其余為鈦； (2)、中間合金與海綿鈦混料選用0.83-12. 7mm小粒度的高等級海綿鈦，和成分均勻穩定的中間合金原料A160Mo、A160Fe和A185V，以及小顆粒純Cr和純Al ;選料之后采用機械方法進行均勻化混料處理，并保證60秒以上的混料時間，充分混合均勻； (3)、電極壓制、焊接混合好的料通過運料小車運送到油壓機料倉內進行電極塊壓制，確保電極密度，并組合成條形電極，將條形電極放入真空等離子焊箱中焊接成自耗電極；這樣避免了操作過程中的污染，提高了合金元素在自耗電極中原始分布的均勻性，確保真空 自耗熔煉時每瞬間進入熔池的合金組元基本均勻，保證鑄錠最終化學成分的均勻性； (4)、真空自耗爐三次熔煉對焊接好的電極采用真空自耗電弧爐進行熔煉；為達到鑄錠成分均勻化的目的，TC18鈦合金成品鑄錠采用三次真空自耗熔煉； (5)、扒皮取樣、探傷對經過三次熔煉的鈦合金成品鑄錠，進行扒皮取樣，在鑄錠表面縱向分頭、中、底三部分進行化學成分分析；然后對鑄錠冒口部位的縮孔進行超聲波探傷，并切除冒口 ；在鑄錠的頭部、底部橫切面徑向九點位置進行取樣，分析Fe、Mo元素成分； (6)、鑄徒成品入庫。
2.根據權利要求I所述的一種TC18鈦合金真空熔煉制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，成分均勻穩定的中間合金原料還可以選用A1-40MO-40V三元中間合金和A160Fe。
全文摘要
一種TC18鈦合金真空熔煉制備方法，其工藝流程包括合金元素配比→中間合金與海綿鈦混料→電極壓制、焊接→真空自耗爐三次熔煉→扒皮取樣、探傷→鑄錠成品。本發明的優點是本發明提供了一種TC18鈦合金的真空自耗電弧爐熔煉加工方法，其中包含了合理的中間合金選擇和配比、電極塊壓制、熔煉工藝參數優化選擇，有效的解決了成分偏析，合金元素含量穩定性差等問題，且適用于工業化生產。
文檔編號C22C14/00GK102644006SQ20121015292
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月17日 優先權日2012年5月17日
發明者付建英, 余日成, 彭暉, 徐志明, 焦毅柱 申請人:湖南金天鈦業科技有限公司