一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108866365A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810652026.2(22)申请日2018.06.22(71)申请人江苏钛坦新材料有限公司地址212132江苏省镇江市新区大港扬子江路33号1幢(72)发明人盛军冯萱(74)专利代理机构南京众联专利代理有限公司32206代理人叶涓涓(51)Int.Cl.C22C1/03(2006.01)C22C14/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法(57)摘要本发明设计钛铝合金粉末冶金领域，提供了一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法。将真空感应水冷铜坩埚熔炼、真空自耗电极熔炼、真空自耗电极凝壳熔炼三种工艺结合，首先通过真空感应水冷铜坩埚熔炼制备成分较均匀的小尺寸铸锭，然后通过真空自耗电极熔炼提高铸锭成分均匀性和铸锭直径，最后通过真空自耗电极凝壳炉制备成所需尺寸的铸锭，并进一步提高成分均匀性，充分发挥三种熔炼工艺各自优点，可以高效率制备出多种尺寸规格、成分均匀的钛铝铸锭，经加工去除表面层后可作为制备高品质粉末的电极。此方法制备的钛铝合金电极，成分准确性高、纯净度高、均匀性好，且适合规模化生产。CN108866365ACN108866365A权利要求书1/1页1.一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法，其特征在于，按以下步骤实施：步骤一：按照目标钛铝合金成分要求，将海绵钛以及制备钛铝合金所需的元素以中间合金或单质粉料照比例混合均匀，放入到真空感应水冷铜坩埚熔炼炉的坩埚内进行熔炼，制备钛铝合金一次铸锭；步骤二：将步骤一制备的一次铸锭进行连接，用作步骤二的自耗电极，采用真空自耗电极熔炼炉，制备出钛铝合金二次铸锭；步骤三：将步骤二所制备的二次铸锭作为步骤三电极，采用真空自耗电极凝壳炉进行再次熔炼，并将金属液浇注进模具中，获得三次铸锭。2.如权利要求1一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法，其特征在于，所述步骤一中海绵钛采用0级以上海绵钛。3.如权利要求1一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法，其特征在于，所述步骤一中真空感应水冷铜坩埚熔炼炉熔炼开始真空度≤2Pa，熔炼过程真空度≤5Pa，合金完全融化后继续熔炼时间不小于3min。4.如权利要求1所述一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法，其特征在于，所述步骤二中采用焊接或螺接的方式将步骤一所制备的一次铸锭进行连接。5.如权利要求1所述一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法，其特征在于，所述步骤二中真空自耗电极熔炼开始真空度≤2Pa，熔炼过程真空度≤5Pa。6.如权利要求1所述一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法，其特征在于，所述步骤三中所述模具材料为石墨或铸钢或铸铁中的一种。7.如权利要求1所述一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法，其特征在于，所述步骤三中所述真空自耗电极凝壳炉熔炼开始真空度≤2Pa，熔炼过程真空度≤5Pa。2CN108866365A说明书1/3页一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法[0001]技术领域：本发明提供了一种高品质钛铝预合金粉末用电极制备方法，属于钛铝粉末冶金领域。[0002]背景技术：钛铝合金材料具有优良的高温强度、抗蠕变性、抗氧化性和阻燃性能，使用温度可达600℃~1000℃，且密度低、模量高，成为航空发动机和火箭推进系统极具吸引力的新一代候选高温结构材料之一。采用粉末冶金方法制备钛铝合金，可以克服疏松、缩孔等铸造缺陷，且材料成分均匀，显微组织细小，具有良好的力学性能，并可以实现复杂零件的近净成形，成为室温塑性差、加工困难的TiAl合金的重要研究领域。预合金粉末法形成的钛铝合金成分均匀性好、氧及杂质含量低，力学性能优良，已成为粉末冶金制备钛铝合金的主要研究方向。[0003]制备钛铝预合金粉末的有效技术有等离子感应熔炼定向气雾化、电极感应熔炼气雾化、转盘雾化法及等离子旋转电极雾化法，其中电极感应熔炼气雾化和等离子旋转气雾化法，制备过程金属液不与外来固体介质接触，制备的粉末杂质含量低、球形度高、流动性好，多用于制备高质量钛铝合金粉末，但是这两种工艺均需要电极棒料作为原材料，因此电极成分的均匀性对粉末质量有决定性作用，而目前使用的电极一般直接采用真空感应水冷坩埚熔炼或者真空自耗电极熔炼炉单独熔炼，对原材料的纯净度、质量等级、中间合金类别、材料规格等要求和限制较多，所制备的电极成分均匀性差、偏析严重，电极尺寸规格单一、制备效率低，不适合规模化生产，因此进一步开发高质量、低成本，适合规模化生产的钛铝合金电极制备工艺，成为突破钛铝合金粉末应用的重点方向之一。[0004]目前用于钛铝合金熔炼的设备主要有三种，其中真空感应水冷铜坩埚熔炼炉原材料可以使用块状、