【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鈦合金熔煉，具體涉及一種超聲處理改善鈦合金eb爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法。
技術介紹
1、鈦合金密度小，比強度高，抗腐蝕能力強，高溫和低溫力學性能好，被視為最有發展前途的金屬材料，廣泛用于航空、航天、海洋、化工及醫學等多個領域。當前，鈦合金的熔煉工藝主要包括真空自耗電弧熔煉(var)和電子束冷床爐熔煉(eb)技術。var爐存在除雜、脫氣效果不佳，易產生夾雜、偏析等問題，限制了其在高品質鈦合金領域的應用。eb爐能有效去除鈦及鈦合金中的高、低密度夾雜，是現階段熔煉鈦及鈦合金的先進技術。但是，在eb爐熔煉過程中，高溫鈦及鈦合金熔體的流動力度小、凝固速度慢，使得它面臨著鑄錠成分不均、晶界偏析嚴重、組織晶粒粗大等嚴重問題。
2、超聲是近年來倍受關注的金屬輔助熔煉技術，其通過高頻振動形成超聲波作用于液態金屬，一方面能引發液體中微氣泡的形成和崩潰，形成強烈的局部高溫高壓及液體流動，有利于金屬熔體中氧化物和雜質的熔化及上浮；另一方面，超聲波的引入能有效降低金屬熔體的表面張力，從而促進合金元素在熔體中的均勻分布。超聲技術已在鋁合金、鎂合金等金屬材料的熔煉、鑄造過程實現應用，實踐證明其有助于避免熔煉凝固過程中可能出現的分層和氣孔等缺陷，從而提升鑄件的致密性和機械性能。
3、cn118685628提供了一種鑄造鋁合金熔體凈化處理的方法及裝置，它使鋁合金熔體處于超聲場、電磁場及負壓真空場中，協同作用下有效提高鋁合金凈化效果，實現鋁合金熔體的超潔凈度、超細晶粒、超均勻度等目的，從而提高鋁合金材料的綜合
4、然而，迄今為止，幾乎沒有相關文獻報道超聲技術在鈦合金熔煉及eb爐工藝中的應用，適用于鈦合金eb爐熔煉過程的超聲輔助工藝參數也未被系統研究和明確，cn118685628和cn107900315a的超聲工藝難以適用于鈦合金的eb爐熔煉。
技術實現思路
1、為解決現有技術的問題，本專利技術通過在eb爐熔煉熔池插入超聲波輻射桿，通過超聲振動及空化作用，使鈦合金凝固組織的晶粒細化，合金成分均勻，從而提高鈦鑄錠的加工性能，實現鈦合金生產的高效化和高品質化。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了一種超聲處理改善鈦合金eb爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，其包括以下步驟：
3、a、凝固與引錠：高溫鈦合金熔體流入結晶器中，當熔體液面距離結晶器上沿小于30mm時開始凝固和引錠；
4、b、超聲處理：在結晶器上部的鈦合金熔體熔池施加超聲振動系統，開始引錠的同時，啟動超聲振動系統，將超聲波輻射桿插入結晶器上部的鈦合金熔體熔池，超聲波輻射桿浸入熔體的深度為50～200mm，超聲頻率為30～120khz；所述超聲振動系統包括超聲電源、連接線和超聲波輻射桿；
5、c、結束熔煉：當鈦錠凝固90％～95％時，超聲振動系統停止工作，鈦錠持續下降移出結晶器；向eb爐充入惰性氣體，鈦錠冷卻后，得到鈦合金鑄錠。
6、其中，上述超聲處理改善鈦合金eb爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，步驟a中，引錠速度根據鈦合金熔體液面高度動態調整，使其距離結晶器上沿保持30±10mm。
7、其中，上述超聲處理改善鈦合金eb爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，步驟b中，所述超聲振動系統施加前，對超聲波輻射桿進行預熱，預熱溫度不低于800℃。
8、其中，上述超聲處理改善鈦合金eb爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，步驟b中，所述超聲波輻射桿均勻分布浸入鈦合金熔體。本專利技術中，超聲波輻射桿的布置方式包括環形排布、橫向排布等多種方式，超聲波輻射桿可采用不止1根。
9、其中，上述超聲處理改善鈦合金eb爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，步驟b中，所述超聲波輻射桿自上而下垂直插入熔體。
10、本專利技術中，所述超聲振動系統包括超聲電源、連接線和超聲波輻射桿。超聲電源用于發出高頻交流電信號；連接線將高頻交流電信號傳遞至超聲波輻射桿；超聲波輻射桿將高頻交流電信號轉化為相應的機械振動，并傳遞至熔體，從而實現對鈦合金熔體的連續超聲處理。
11、本專利技術中，所述高溫鈦合金熔體可采用本領域常規方法制備得到。如本專利技術實施例中，按鈦合金鑄錠成分要求，取一定量的海綿鈦、殘鈦料和二氧化鈦，使其均勻混合并通過10000噸的油壓機，制成若干規格為400*400*100mm的電極塊；海綿鈦符合gb/t?2524-2019中1級海綿鈦要求，粒度0.83-25.4mm；殘鈦為純鈦屑式殘料，成分符合gb/t?3621中ta2的成分要求；二氧化鈦添加劑符合gb/t1706-2006要求。然后將電極塊均勻放在eb爐料倉，封閉eb爐；開啟抽真空機組進行抽真空操作，使eb爐爐內真空度<2pa，漏氣<0.3pa/min。然后以7～11a電流啟動電子槍，使其發出高能電子束轟擊eb爐料倉的電極塊；電子動能轉變為熱能，電極塊熔化為高溫鈦合金熔體流入冷床，此時在重力作用下鈦液中高密度夾雜下沉至冷床底部被凝固粘結，低密度夾雜上浮至鈦液表面被熔化吸附，冷床內高溫鈦合金熔體再經過溢流口流入結晶器。
12、本專利技術的有益效果：
13、本專利技術將超聲技術引入鈦合金eb爐熔煉工藝，在eb爐熔煉熔池插入超聲波輻射桿，通過超聲振動及空化作用，以簡便和低成本的方式使鈦合金凝固組織的晶粒細化，合金成分均勻，從而實現高品質鈦合金生產的高效化和高品質化，為提高鈦合金鑄錠質量提供一種新方法。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.超聲處理改善鈦合金EB爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的超聲處理改善鈦合金EB爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，其特征在于：步驟A中，引錠速度根據鈦合金熔體液面高度動態調整，使其距離結晶器上沿保持30±10mm。
3.根據權利要求1所述的超聲處理改善鈦合金EB爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，其特征在于：步驟B中，所述超聲振動系統施加前，對超聲波輻射桿進行預熱，預熱溫度不低于800℃。
4.根據權利要求1所述的超聲處理改善鈦合金EB爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，其特征在于：步驟B中，所述超聲波輻射桿均勻分布浸入鈦合金熔體。
5.根據權利要求1～4任一項所述的超聲處理改善鈦合金EB爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，其特征在于：步驟B中，所述超聲波輻射桿自上而下垂直插入熔體。
【技術特征摘要】
1.超聲處理改善鈦合金eb爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的超聲處理改善鈦合金eb爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，其特征在于：步驟a中，引錠速度根據鈦合金熔體液面高度動態調整，使其距離結晶器上沿保持30±10mm。
3.根據權利要求1所述的超聲處理改善鈦合金eb爐熔煉過程凝固組織晶粒度及成分均勻度的方法，其特征在于：步驟...
【專利技術屬性】
技術研發人員：尹鋮，耿乃濤，秦海旭，羅坤，
申請(專利權)人：成都先進金屬材料產業技術研究院股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。