CN102912122B - 一种用钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用钛熔铸或加工过程中产生的钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法，所述方法包括以下步骤：对钛碎块进行洁净化处理；熔化钛碎块，得到钛熔体；以及浇铸钛熔体，得到钛或钛合金铸件。

Description

一种用钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法
技术领域
本发明涉及一种生产钛或钛合金铸件的方法，更具体地讲，涉及一种用钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法。
背景技术
钛或钛合金铸件具有优良的性能，例如良好的耐腐蚀性、高强度且密度小等，所以目前在各行业得到了较为广泛的应用。现有技术中钛或钛合金铸件大都采用海绵钛进行生产，海绵钛价格高，所以一定程度上造成钛或钛合金铸件的成本高、价格高。钛碎块价格低，但其由于成分复杂难于利用。目前，在工业生产上，对钛碎块一般采用酸碱进行处理，但由于钛碎块形状、性状差异很大，造成酸碱处理工艺难于控制，环保处理难度大，且获得的钛及钛合金铸件的质量有限。
发明内容
针对现有技术中存在的钛碎块用酸碱处理难于控制的问题，本发明提供了一种用钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法。
根据本发明的用钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法，该方法包括以下步骤：对钛碎块进行洁净化处理；熔化钛碎块，得到钛熔体；以及浇铸钛熔体，得到钛或钛合金铸件。
根据本发明的一方面，该方法还包括：在对钛碎块进行洁净化处理之前，对钛碎块鉴别分类。
根据本发明的一方面，该方法还包括：在对钛碎块鉴别分类与对钛碎块进行洁净化处理之间，锯切或剪切、筛选钛碎块。
根据本发明的一方面，该方法还包括：在对钛碎块进行洁净化处理与熔化钛碎块之间，将钛碎块放入熔炉。
根据本发明的一方面，将钛碎块放入熔炉的步骤包括：将小钛碎块捆扎，将大钛碎块重叠。
根据本发明的一方面，该方法还包括：在熔化钛碎块的步骤中，将合金与钛碎块混合。
根据本发明的一方面，将钛碎块放入熔炉的步骤包括：将合金与钛碎块混合，在合金与钛碎块的混合物中，钛碎块的质量含量大于0.01％。
根据本发明的一方面，钛碎块是加工纯钛或钛合金时产生的纯钛碎块或钛合金碎块中的至少一种。
根据本发明的一方面，对钛碎块鉴别分类的步骤包括：对不同牌号的钛碎块区别与分类，并且选择同种牌号的钛碎块作为生产钛或钛合金铸件的原料；并对钛碎块筛分、磁选处理。
根据本发明的一方面，对钛碎块进行洁净化处理的步骤包括：在真空条件下，使用有机溶剂浸泡和超声波清洗的方法清洁钛碎块，然后在真空条件下烘干钛碎块。
根据本发明的一方面，熔化钛碎块的步骤包括：使用真空水冷铜坩埚感应凝壳炉、真空非自耗电极电弧凝壳炉、电子束凝壳炉、等离子束凝壳炉和真空电渣凝壳炉中的至少一种熔化钛碎块。
根据本发明的一方面，浇铸钛熔体的步骤包括：在熔模精密铸造模型、石墨型或其它铸型中将熔体铸成钛或钛合金铸件。
根据本发明的一方面，该方法还包括：对钛或钛合金铸件进行清理、探伤、热等静压、热处理、机械处理中的至少一种后处理操作。
附图说明
图1示出了根据本发明的用钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法的工艺流程图。
图2是根据本发明的钛碎块重叠图。
图3是根据本发明的钛碎块配加合金装炉图。
图4示出了根据本发明的用钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法得到的产品-钛铸件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的用钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法作详细说明。
图1示出了根据本发明的用钛碎块生产钛及钛合金铸件的方法的工艺流程图。根据本发明的用钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法包括以下步骤：对钛碎块进行洁净化处理；熔化钛碎块，得到钛熔体；以及浇铸钛熔体，得到钛或钛合金铸件。
钛碎块可以是加工纯钛或钛合金时产生的纯钛碎块或钛合金碎块中的至少一种。在一个实施例中，钛碎块是钛熔铸或加工过程中产生的钛碎块。
在对钛碎块进行洁净化处理之前，还可对钛碎块鉴别分类。在一个实施例中，通过使用X射线荧光光谱仪或其它成分分析方法对不同牌号的钛碎块区别与分类，并且选择同种牌号的钛碎块作为生产钛或钛合金铸件的原料。
然后，可锯切或剪切、筛选钛碎块。在一个实施例中，通过对同种牌号的钛碎块进行锯切或剪切，然后筛分、磁选处理，获得满足工业生产条件的钛碎块。
在对钛碎块进行洁净化处理的步骤中，去除钛碎块中混有的杂质，获得洁净的钛碎块。在一个实施例中，可通过在真空条件下，使用有机溶剂浸泡和超声波清洗的方法清洁钛碎块，然后可进行烘干。
然后，可将洁净的钛碎块放入熔炉。在一个实施例中，将小钛碎块捆扎，大钛碎块重叠，如图2所示。
之后，可在熔炉内将钛碎块熔化为液态，得到钛熔体。钛熔体具有均匀的化学组成。熔炉可以是真空水冷铜坩埚感应凝壳炉、真空非自耗电极电弧凝壳炉、电子束凝壳炉、等离子束凝壳炉或真空电渣凝壳炉中的至少一种。
在将洁净的钛碎块放入熔炉或熔化钛碎块的步骤中，还可以将合金与钛碎块混合。在一个实施例中，在捆扎、重叠钛碎块或熔化钛碎块的步骤中，根据所要生产的钛或钛合金铸件以及钛碎块的成分选择并加入合金。如图3所示，其示出了钛碎块配加合金的装炉图。在合金与钛碎块混合物中，钛碎块的质量含量可以大于0.01％。
然后，浇铸钛熔体，得到钛或钛合金铸件，如图4所示。在一个实施例中，采用熔模精密铸造模型作为浇铸模具。在另一实施例中，采用石墨型作为浇铸模具。
接着，还可对钛或钛合金铸件进行清理、探伤、热等静压、热处理、机械处理等中的至少一种后处理操作。
示例1
将钛碎块鉴别分类，选择TA2牌号钛碎块进行锯切或剪切和筛选处理。在真空条件下，用有机溶剂浸泡和超声波清洗得到的钛碎块，再烘干。在超声波清洗过程中，超声波频率是28kHz，功率是200W，时间为20分钟，震头为8个，加热功率为100W，温度是50℃。在捆扎的过程中加入所要添加的合金，将所得100％小钛碎块和添加的合金捆扎成捆；再将捆扎的小钛碎块及合金装入熔炼炉。采用真空水冷铜坩埚感应凝壳炉对其进行熔化；熔化完后浇入熔模精密铸造模型成钛合金铸件。对钛合金铸件进行清理、热等静压、热处理、机械加工等后期加工。
由此制得的钛合金铸件中杂质Fe含量不大于0.290％，杂质含量H不大于0.010％，杂质O含量不大于0.20％，杂质N含量不大于0.02％，杂质和强度等参数明显优于GBT 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》、GJB2896A-2007《钛及钛合金熔模精密铸件规范》中的相应参数。
示例2：
将钛碎块鉴别分类，选择TC4牌号钛碎块进行锯切或剪切和筛选处理。在真空条件下，用有机溶剂浸泡和超声波清洗得到的钛碎块，再烘干。在超声波清洗过程中，超声波频率是42kHz，功率是500W，时间是10分钟，震头数为4，加热功率为300W，温度是150℃。将所得50％钛碎块与余需的海绵钛捆扎成束状；在熔化前加入所需补充的合金，再将捆扎的小钛碎块及合金装入熔炼炉。采用真空非自耗电极电弧凝壳炉对其进行熔化；熔化完后浇入熔模精密铸造模型成钛合金铸件。对钛合金铸件进行清理、热等静压、热处理、机械加工等后期加工。
由此制得的钛合金铸件中杂质Fe含量不大于0.290％，杂质含量H不大于0.010％，杂质O含量不大于0.20％，杂质N含量不大于0.02％，杂质和强度等参数明显优于GBT 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》、GJB2896A-2007《钛及钛合金熔模精密铸件规范》中的相应参数。
示例3：
将钛碎块鉴别分类，选择TB7牌号钛碎块进行破碎和筛选处理。在真空条件下，用有机溶剂浸泡和超声波清洗得到的钛碎块，再烘干。在超声波清洗过程中，超声波频率是28kHz，功率是800W，时间是5分钟，震头数为6，加热功率为500W，温度为100℃。将所得0.01％钛碎块与余需的海绵钛等捆扎成条束状，将捆扎的小钛碎块及海绵钛装入熔炼炉。采用电子束凝壳炉对其进行熔化，在熔化过程中加入所添加的合金；熔化完后浇入捣实铸型成钛合金铸件。对钛合金铸件进行清理、热等静压、热处理、机械加工等后期加工。
由此制得的钛合金铸件中杂质Fe含量不大于0.290％，杂质含量H不大于0.010％，杂质O含量不大于0.20％，杂质N含量不大于0.02％，杂质和强度等参数明显优于GBT 3620.1-2007《钛及钛合金牌号和化学成分》、GJB2896A-2007《钛及钛合金熔模精密铸件规范》中的相应参数。
综上所述，本发明的用钛碎块生产钛或钛合金铸件的方法生产的钛或钛合金铸件具有良好的耐腐蚀性、密度小、强度高，与现有的使用酸碱处理钛碎块生产钛或钛合金的方法相比，质量和成分都明显得到提高。
尽管上面已经结合具体示例详细描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定范围的情况下，可以对上述示例进行各种变形和修改。

Claims (1)

1.一种用钛碎块生产钛合金铸件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
对钛碎块鉴别分类；
选择TA2牌号钛碎块进行锯切或剪切和筛选处理；
在真空条件下，使用有机溶剂浸泡和超声波清洗的方法清洁钛碎块，然后在真空条件下烘干钛碎块，在超声波清洗过程中，超声波频率是28kHz，功率是200W，时间为20分钟，震头为8个，加热功率为100W，温度是50℃；
将小钛碎块捆扎，将大钛碎块重叠，其中，在捆扎的过程中加入所要添加的合金，将所得100％小钛碎块和添加的合金捆扎成捆；
将捆扎的小钛碎块及合金装入熔炼炉；
采用真空水冷铜坩埚感应凝壳炉熔化钛碎块，得到钛熔体；
将钛熔体浇入熔模精密铸造模型成钛合金铸件；以及
对钛合金铸件进行清理、热等静压、热处理、机械加工，
其中，钛碎块是加工纯钛或钛合金时产生的纯钛碎块或钛合金碎块中的至少一种，
钛合金铸件中杂质Fe含量不大于0.290％，杂质含量H不大于0.010％，杂质O含量不大于0.20％，杂质N含量不大于0.02％。
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