一种TC17钛合金铸锭熔炼方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115896471A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211414505.3(22)申请日2022.11.11(71)申请人西北工业大学地址710068陕西省西安市友谊西路127号申请人西部超导材料科技股份有限公司(72)发明人赵小花王锦程王凯旋付杰夏勇何永胜孙峰(74)专利代理机构西安新动力知识产权代理事务所(普通合伙)61245专利代理师苗凌(51)Int.Cl.C22B9/20(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22C14/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种TC17钛合金铸锭熔炼方法(57)摘要本发明涉及一种TC17钛合金铸锭熔炼方法，包括如下步骤：S1、用等离子焊接法对多个电极块进行真空等离子焊接，获得自耗电极；S2、将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼；S3、将经过真空自耗电弧熔炼的铸锭进行表面机加工后得到TC17钛合金成品铸锭。该方法通过在铸锭第三次熔炼的后期从坩埚上部充入氩气，增大了熔炼后期炉室内的热传导，解决TC17铸锭头部成分不均匀导致的β斑隐患。CN115896471ACN115896471A权利要求书1/1页1.一种TC17钛合金铸锭熔炼方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将原材料通过自动混布料系统进行单块电极块混合，并在油压机模腔内压制成一定形状的电极块。用等离子焊接法对多个组合的电极块进行真空等离子焊接，获得自耗电极；S2、将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼；S3、将经过真空自耗电弧熔炼的铸锭进行表面机加工后得到TC17钛合金成品铸锭。2.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金铸锭熔炼方法，其特征在于，所述S1中电极块的制备方法如下：将质量百分比为82％～84％的海绵钛、5.4％～6.9％的铝钼中间合金、5.0％～6.4％的铝铬中间合金、3.0％～5.0％的钛锡中间合金、1.5％～2.5％的海绵锆、1.1％～2.1％的Al豆和0.07％～0.18％的二氧化钛进行混料后压制成电极块。3.根据权利要求2所述的一种TC17钛合金铸锭熔炼方法，其特征在于，所述混料后压制成电极块的压制压强为24MPa～30Mpa，保持压力时间为3～8s。4.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金铸锭熔炼方法，其特征在于，所述S1中真空等离子焊接的焊接电流为250A～500A，焊接电压为40V～90V，焊接完成并冷却20～60min后出炉得到自耗电极。5.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金铸锭熔炼方法，其特征在于，所述三次真空自耗电弧熔炼具体包括：S21、一次熔炼：采用Φ560mm～Φ640mm的坩埚，在熔炼过程中控制真空度在5Pa以下，熔炼电流10kA～35kA，熔炼电压25V～40V，稳弧电流6A～25A，熔炼后冷却时间不小于5小时，熔炼完成后将一次锭在车床上做平头、平底处理；S22、二次熔炼：采用Φ640mm～Φ850mm的坩埚，在熔炼过程中控制真空度在5Pa以下，熔炼电流10kA～35kA，熔炼电压25V～40V，稳弧电流6A～25A，熔炼后冷却时间不小于5小时，熔炼完成后将二次锭在车床上做平头、平底处理；S23、三次熔炼：采用Φ720mm～Φ920mm的坩埚，在熔炼过程中控制真空度在1Pa以下，熔炼电流3kA～20kA，熔炼电压20V～40V，稳弧电流5A～15A，熔炼后冷却时间大于4小时。6.根据权利要求5所述的一种TC17钛合金铸锭熔炼方法，其特征在于，所述S23中当自耗电极重量剩余1000kg～1600kg时，从坩埚上部充入氩气，氩气压力为200Pa～800Pa。7.根据权利要求1所述的一种TC17钛合金铸锭熔炼方法，其特征在于，所述TC17钛合金铸锭的规格为Φ720mm～Φ920mm。2CN115896471A说明书1/6页一种TC17钛合金铸锭熔炼方法技术领域[0001]本发明属于有色金属加工技术领域，涉及一种TC17钛合金铸锭熔炼方法。背景技术[0002]TC17钛合金具有强度高、断裂韧性好、淬透性高等优点，能够满足损伤容限设计需要和高结构效益、低制造成本的要求，主要作为航空发动机高压压气机轮盘、引气盘、鼓筒、整体叶盘等关键部件用原材料，在航空发动机领域具有广泛应用。TC17合金的名义成分为Ti‑5Al‑2Sn‑2Zr‑4Mo‑4Cr，由于添加了大量β稳定元素，这些元素易在微区富集(特别是Cr元素)，造成微区成分不均匀，进而在铸锭制备过程中极易形成“β斑”缺陷，对合金的性能产生损害，尤其是对低周疲劳具有影响，大大减短零件的服役周期，增加了成本。目前TC17钛合金铸锭工程化制备的方法为真空自耗电弧熔炼，因其熔炼特点，随着熔炼的进行，熔池加深，熔炼最后阶段对应的铸