一种含高熔点合金元素的钛合金的熔炼方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102367523A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102367523A(43)申请公布日2012.03.07(21)申请号201110302219.3(22)申请日2011.10.08(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人杨胜(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所43114代理人颜勇(51)Int.Cl.C22B9/20(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种含高熔点合金元素的钛合金的熔炼方法(57)摘要本发明涉及一种含高熔点合金元素钛合金铸锭工业化制备方法。通过选择合金的原料，采用专门组拼的电极块，采用常规的真空自耗电弧熔炼技术，调整三次熔炼的电流和电压，制备了化学成分均匀，无夹杂的含高熔点合金元素的钛合金铸锭。本发明中高熔点金属在自耗电极中分布均匀，自耗电极制备方便、成本低，熔炼时电流、电压参数合理，在传统的工艺路线基础上，采用低成本的纯金属板按照特定的自耗电极组拼方式，代替添加成本高昂的中间合金和其他纯金属加入钛合金方式，采用多次真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼获得成分均匀的含高熔点合金元素钛合金铸锭；适于工业化应用。CN1023675ACCNN110236752302367531A权利要求书1/1页1.一种含高熔点合金元素钛合金的熔炼方法，包括下述步骤：第一步：自耗电极的制备1、根据需制备的含高熔点合金元素钛合金的总质量，按钛合金的名义化学成分计算各组元合金元素的质量；2、所述高熔点合金元素选自铌、钼、钽中的一种；所述钛以海绵钛的形式配入，其他合金元素以含钛的中间合金颗粒的形式加入；所述高熔点合金元素以纯金属板形式配入；3、将除高熔点合金元素以外的其他钛合金组元按质量均分为四等分并混合均匀，分别压制成截面积相同、长度相等的电极块，所述电极块的横截面为正方形；4、将四个电极块拼装焊接成一个自耗电极，所述自耗电极由任意两个电极块沿长度方向的相邻面之间夹装一块高熔点合金元素纯金属板构成，所述自耗电极的横截面为正方形，由高熔点合金元素纯金属板形成的十字架使所述自耗电极的横截面呈“田”字结构；第二步、一次熔炼采用第一步所得的自耗电极置于真空度低于1Pa，真空漏率低于0.8Pa的熔炼炉中熔炼，得到一次熔炼合金，熔炼电流3-6KA，熔炼电压16-24V，熔炼过程真空度小于等于8Pa；第三步：二次熔炼将一次熔炼合金置于真空度低于0.8Pa，真空漏率低于0.6Pa的熔炼炉中熔炼，得到二次熔炼合金，熔炼电流6-10KA，熔炼电压24-30V，熔炼过程真空度小于等于5Pa。第四步：三次熔炼将二次熔炼合金置于真空度低于0.7Pa，真空漏率低于0.5Pa的熔炼炉中熔炼，熔炼电流10-13KA，熔炼电压26-32V，熔炼过程真空度小于等于2Pa，熔炼完成后，随炉冷却至炉温低于300℃出炉，得到含高熔点合金元素钛合金铸锭。2.根据权利要求1所述的一种含高熔点合金元素钛合金的熔炼方法，其特征在于：所述含高熔点合金元素钛合金中高熔点合金元素的质量百分数为10-40％。3.根据权利要求2所述的一种含高熔点合金元素钛合金的熔炼方法，其特征在于：所述含钛的中间合金颗粒的粒度为0.1-20mm。4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含高熔点合金元素钛合金的熔炼方法，其特征在于：所述焊接在真空等离子焊箱中完成，焊接真空度小于8Pa，要求焊接表面无氧化和发蓝情况。2CCNN110236752302367531A说明书1/5页一种含高熔点合金元素的钛合金的熔炼方法技术领域[0001]本发明公开了一种钛合金的熔炼方法，特别是指一种含高熔点合金元素的钛合金的熔炼方法；属于钛合金制备技术领域。背景技术[0002]生物医用材料是材料科学的一个重要分支，是材料科学技术中一个正在发展的新领域，世界人口近60亿，据不完全统计，伤残者接近4亿，肢体伤残者6000万，牙病患者20亿，目前生物材料器件植入者仅有3500万人，每年关节置换量约150万例，与实际需要置换者的数量相差甚远。因此，生物医用材料市场需求潜力巨大。作为生物医用金属材料的首选-钛及其合金需求也将大增，因此加大医用钛合金材料的研发力度势在必行。Ti6Al4V钛合金是目前应用最为广泛的钛合金，虽然Ti6Al4V钛合金具有优异的性能，但由于V元素可引起恶性组织反应，可能对人体产生毒副作用，因而促使材料学家研究新的不含V的钛合金。其中应用并有代表性的合金大多都含有高熔点元素，如TiNbTaZr合金的弹性模量在60GPa，TiNbSn系列合金的弹性模量更是在40GPa。[0003]针对高熔点元素的熔炼方式，目前采取的方法之一有将