CN105525142B

CN105525142B - 一种低成本钛合金及其均匀化制备方法

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Publication number: CN105525142B
Application number: CN201610053494.9A
Authority: CN
Inventors: 张美娟; 王红红; 张亮; 赵轶群; 王红; 张强; 南海
Original assignee: BEIJING BAIMU AERONAUTIC MATERIAL HIGH-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Beijing Aviation Materials Research Institute Co.,Ltd.
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2017-09-19
Anticipated expiration: 2036-01-26
Also published as: CN105525142A

Abstract

本发明公开了一种低成本钛合金，合金成分按质量百分比计为：Al为1.8～4.0％，V为1.2～2.0％，Fe为1.0～3.0％，O为0.1～0.2％，其余为Ti和无法避免的杂质。本发明通过提高O元素的含量，使其能够在钛合金晶格内形成间隙固溶体，提高钛合金强度。同时，为了进一步提高材料强度，降低贵金属V含量，节省原材料成本，在合金配料过程中加入Fe，Fe是α相稳定元素，能够通过固溶提高材料强度，使制备的钛合金在保证强度的同时达到降低成本的作用。因此，本发明提供的低成本钛合金的成分接近Ti6Al4V合金成分的一半，但制造成本低，延伸率高，抗拉强度性能在796MPa以上。

Description

一种低成本钛合金及其均匀化制备方法

技术领域

本发明属于铸造钛合金领域，具体涉及一种低成本钛合金及其均匀化制备方法。

背景技术

钛合金具有比强度高、热稳定性好、耐腐蚀及无磁性等优异特性，在航空和航天工业、能源工业、化学工业等领域得到了应用，但钛合金的价格成为制约其广泛推广的因素，因而低成本钛合金成为研究的热点。

专利公开号为CN102304633A的中国发明专利申请，公开了一种TA18钛合金铸锭的制造方法，用于制备TA18管材，以适应航空航天管路系统对TA18管材的强度要求。该专利通过将原料制成一次电极，利用真空自耗电弧炉熔炼，获得二次及三次电极，最终获得TA18(Ti3Al2.5V)钛合金铸锭。

专利公开号为CN103131896A的中国发明专利申请，公开了一种低成本近β钛合金，合金成分按重量百分比计：Al：0～3％，Cr：4.1～5.5％，Fe：2～3％，B：0～0.1％，余量为Ti，其原料成本约为Ti6Al4V的四分之三，基本力学性能与Ti6Al4V相当。

专利公开号为CN103045905A的中国发明专利申请，公开了一种低成本钛合金及其制备方法，合金成分按重量百分比计：Al：0～3％，Cr：1.6～4％，Fe：1～2％，Si：0.01～0.13％，B：0～0.1％，余量为Ti，通过将原料制成电极，用常规真空自耗熔炼炉二次熔炼得到铸锭，其基本力学性能与Ti6Al4V相当。

专利公开号为CN101348876B的中国发明专利，公开了一种低成本高强度钛合金，合金成分按重量百分比计：Al：4～6％，V：1.9～2.9％，Cr：1～3％，Fe：1～3％，余量为Ti和不可避免的杂质。合金热处理后的拉伸性能为：抗拉强度1000MPa～1358MPa，延伸率为9～18％。该合金Al的含量接近Ti6Al4V合金，但V的含量略低，因此成本低于Ti6Al4V合金，但合金中仍含有Al-V或Fe-V中间合金。

公开号为CN101403058B的中国发明专利，公开了一种低成本α+β型钛合金，其合金成分按重量百分比计：Al：4.5～8％，Cr：0.3～3％，Fe：0.3～2％，余量为Ti和不可避免的杂质。合金中含有Mo：0～3％，Sn：0～3％，Zr：0～3％。该合金冷轧板材(0.8mm)沿轧向取样室温拉伸性能为：抗拉强度870MPa～1000MPa，伸长率16～31％，其室温力学性能与Ti6Al4V板材相当，但合金中存在昂贵的Cr、Sn和Zr。

公开号为CN1962913A的中国发明专利，公开了一种可调节性能的低成本钛合金，在钛中加入Al、Fe、Cr、Ni、S、B、C、Mo等八种元素，其中合金成分按重量分数计：Al：0～3.5％，Fe：0.3～2.0％，Cr：0.1～0.5％。合金性能可调范围为：抗拉强度为350MPa～1250MPa，延伸率为5～30％，但合金中含有价格较高的金属Ni和Mo，一定程度上提高了合金的成本。

并且目前钛合金的熔炼方法广泛采用真空自耗电极电弧熔炼(VAR熔炼)，如公开号为CN102965531A的中国发明专利，公开了一种含高熔点元素钛合金铸锭的制备方法，通过将制备钛合金名义化学成分的原料进行混料并压制成电极块，并将若干个电极块焊接成自耗电极，然后采用真空自耗电弧炉对所制作自耗电极进行熔炼，以获得含高熔点元素的钛合金铸锭。虽然VAR熔炼技术，能够在熔炼过程中，电极的熔化及熔体的凝固同时进行，较容易地实现顺序凝固，但在熔炼过程中，由于电极本身的成分均匀性对铸锭成分均匀性影响显著，如果用原始材料，如海绵钛、铝锭、块状或颗粒状合金元素直接用VAR熔化，得到的铸锭成分不均匀，而且制备得到的合金抗拉强度、延伸率等性能也会显著降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供了一种低成本钛合金及其均匀化制备方法，降低了成本，提高了钛合金铸锭的成分均匀性，使得钛合金铸锭具有高的抗拉强度和延伸率。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种低成本钛合金，合金成分按质量百分比计为：Al为1.8～4.0％，V为1.2～2.0％，Fe为1.0～3.0％，O为0.1～0.2％，其余为Ti和无法避免的杂质。

本发明还提供了一种低成本钛合金的制备方法，包括以下步骤：

1)原料配比：按钛合金各原料组分计算钛源化合物、钒源化合物、铝源化合物、铁源化合物、氧源化合物用量配比；

2)原料摆放：将所述钛源化合物放入水冷铜坩埚感应凝壳炉内摆放好，所述钛源化合物距离所述水冷铜坩埚感应凝壳炉的顶部距离不小于所述水冷铜坩埚感应凝壳炉高度的1/4，再将铝源化合物、钒源化合物和氧源化合物埋在钛源化合物内部；

3)熔炼浇注：将水冷铜坩埚感应凝壳炉抽真空后，在电源功率为55～65KW下，预热2～3min；然后电源功率以20～30KW/min的速度增加到300～350KW后，保温4～8min；再加入铁源化合物，同时将电源功率以45～55KW/min的速度增加到400～450KW后，保温2min，然后浇注得到铸锭。

优选地，原料配比：当合金中Al含量为1.8～3.0％时，铝源化合物和钒源化合物为Ti6Al4V回收料；氧源化合物为TiO₂粉末；铁源化合物为分析纯铁粉；钛源化合物为海绵钛和Ti6Al4V回收料。

优选地，原料摆放：将所述海绵钛放到水冷铜坩埚感应凝壳炉内摆放好，所述海绵钛距离所述水冷铜坩埚感应凝壳炉的顶部距离不小于所述水冷铜坩埚感应凝壳炉高度的1/4，再将所述Ti6Al4V回收料和所述TiO₂粉末以交替的顺序从下到上埋放在海绵钛内部。

优选地，原料配比：当合金中Al含量大于3.0％，不大于4％时，所述铝源化合物Ti6Al4V回收料和铝箔，所述钒源化合物为Ti6Al4V回收料，所述氧源化合物为TiO₂粉末；铁源化合物为分析纯铁粉；钛源化合物为海绵钛和Ti6Al4V回收料。

优选地，原料摆放：将所述Ti6Al4V回收料和所述TiO₂粉末以交替的顺序从上到下摆放，然后外面包裹所述铝箔，制成合金包，再将所述海绵钛放到所述水冷铜坩埚感应凝壳炉内摆放好，所述海绵钛距离所述水冷铜坩埚感应凝壳炉的顶部距离不小于所述水冷铜坩埚感应凝壳炉高度的1/4，将所述合金包埋在所述海绵钛内部。

优选地，所述Ti6Al4V回收料为Ti6Al4V铸件生产时废弃的浇道和浇冒系统，所述Ti6Al4V回收料在使用前进行酸洗处理。

优选地，所述TiO₂粉末中TiO₂的含量不小于98％；所述分析纯铁粉中Fe的含量不小于98％；所述铝箔中Al的含量不小于99.5％；所述Ti6Al4V回收料中Ti6Al4V含量不低于99.0％；所述海绵钛为0～3级海绵钛。

本发明还提供一种低成本钛合金制成的电极锭，可通过重复制备过程获得多个电极锭，然后将电极锭焊接在一起。

通过上述技术方案可以看出，本发明通过提高O元素的含量，使其能够在钛合金晶格内形成间隙固溶体，提高钛合金强度。同时，为了进一步提高材料强度，降低贵金属V含量，节省原材料成本，在合金配料过程中加入Fe，Fe是α相稳定元素，能够通过固溶提高材料强度，使制备的钛合金在保证强度的同时达到降低成本的作用。因此，本发明提供的低成本钛合金的成分接近Ti6Al4V合金成分的一半，但制造成本低，延伸率高，抗拉强度性能在796MPa以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明水冷铜坩埚感应凝壳炉内原料摆放的结构示意图。

图中：

1、水冷铜坩埚感应凝壳炉；2、海绵钛；3、TiO₂粉末；4、Ti6Al4V回收料；5、铝箔。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明提供了一种低成本钛合金，合金成分按质量百分比计为：Al为1.8～4.0％，V为1.2～2.0％，Fe为1.0～3.0％，O为0.1～0.2％，其余为Ti和无法避免的杂质。

本发明通过提高O元素的含量，使其能够在钛合金晶格内形成间隙固溶体，提高钛合金强度。同时，为了进一步提高材料强度，降低贵金属V含量，节省原材料成本，在合金配料过程中加入Fe，Fe是α相稳定元素，能够通过固溶提高材料强度，使制备的钛合金在保证强度的同时达到降低成本的作用。因此，本发明提供的低成本钛合金的成分接近Ti6Al4V合金成分的一半，但制造成本低，抗拉强度性能在796MPa以上。

2)原料摆放：将所述钛源化合物放入水冷铜坩埚感应凝壳炉1内摆放好，所述钛源化合物距离所述水冷铜坩埚感应凝壳炉1的顶部距离不小于所述水冷铜坩埚感应凝壳炉1高度的1/4，再将铝源化合物、钒源化合物和氧源化合物埋在钛源化合物内部；

3)熔炼浇注：将水冷铜坩埚感应凝壳炉1抽真空后，在电源功率为55～65KW下，预热2～3min；然后电源功率以20～30KW/min的速度增加到300～350KW后，保温4～8min；再加入铁源化合物，同时将电源功率以45～55KW/min的速度增加到400～450KW后，保温2min，然后浇注得到铸锭。

在本发明中，低成本高强度的钛合金中Al含量不同，采用的铝源化合物也不相同。

当钛合金中Al含量为1.8～3.0％时，铝源化合物和钒源化合物为Ti6Al4V回收料4；氧源化合物为TiO₂粉末3；铁源化合物为分析纯铁粉；钛源化合物为海绵钛2和Ti6Al4V回收料4。

其中，Ti6Al4V回收料4为Ti6Al4V铸件生产时废弃的浇道和浇冒系统，Ti6Al4V回收料4在使用前进行酸洗处理。在本发明的实施例中，Ti6Al4V回收料4中Ti6Al4V含量不低于99.0％。本发明采用Ti6Al4V回收料4作为原料，实现钛合金回收再利用，在节约成本的同时避免对资源的浪费。

在本发明的实施例中，TiO₂粉末3中TiO₂的含量不小于98％。

在本发明的实施例中，分析纯铁粉中Fe的含量不小于98％。现有技术中Fe和O元素在钛合金熔炼过程中是作为杂质元素存在并加以控制的，但本发明通过提高O元素的含量，在钛合金晶格内形成间隙固溶体，提高钛合金强度。同时，为了进一步提高材料强度，降低贵金属V含量，节省原材料成本，在合金配料过程中加入高纯还原铁粉，Fe是α相稳定元素，能够通过固溶提高材料强度，使制备的钛合金在保证强度的同时达到降低成本的作用。

在本发明的实施例中，钛源化合物为海绵钛2和Ti6Al4V回收料4；在其他实施例中，海绵钛2为0～3级海绵钛；在另外的实施例中，海绵钛2为0～2级海绵钛。其中，根据海绵钛2成分标准，0级海绵钛中Ti不小于99.7％，Fe不大于0.06％，O不大于0.06％；1级海绵钛中Ti不大于99.6％，Fe不大于0.10％，O不大于0.08％；2级海绵钛中Ti不大于99.5％，Fe不大于0.15％，O不大于0.10％；3级海绵钛中Ti不大于99.3％，Fe不大于0.20％，O不大于0.15％。

将上述原料进行摆放，摆放方式为将海绵钛2放到水冷铜坩埚感应凝壳炉1内摆放好，海绵钛2距离水冷铜坩埚感应凝壳炉1的顶部距离不小于所述水冷铜坩埚感应凝壳炉1高度的1/4，再将Ti6Al4V回收料4和TiO₂粉末3以交替的顺序从下到上埋放在海绵钛2内部，具体参见图1所示。

当合金中Al含量大于3.0％，不大于4％时，铝源化合物为Ti6Al4V回收料4和铝箔5，钒源化合物为Ti6Al4V回收料4，氧源化合物为TiO₂粉末3，铁源化合物为分析纯铁粉；所述钛源化合物为海绵钛2和Ti6Al4V回收料4。

其中，Ti6Al4V回收料4、TiO₂粉末3、分析纯铁粉和海绵钛2均与上述相同，在此不再赘述。

在本发明的实施例中，铝箔5中Al的含量不小于99.5％。

将上述原料进行摆放，摆放方式为将Ti6Al4V回收料4和TiO₂粉末3以交替的顺序从下到上摆放，然后外面包裹所述铝箔5，制成合金包，再将海绵钛2放到水冷铜坩埚感应凝壳炉1内摆放好，海绵钛2距离水冷铜坩埚感应凝壳炉1的顶部距离不小于水冷铜坩埚感应凝壳炉1高度的1/4，将和合金包埋在所述海绵钛2内部，具体摆放方式参见图1。

本发明采用水冷铜坩埚感应凝壳炉1对摆放好的原料进行熔炼，无需要专门制备电极，对熔炼炉料没有特殊要求，只要在尺寸外形上能够放进坩埚就可以了，熔炼炉料可开始直接加入熔化，也可以在熔炼过程中加入，为炉料装料和合金化提供了很大的自由度。同时，水冷铜坩埚感应凝壳炉1所需时间比真空自耗电极电弧凝壳炉短，成本比真空自耗电极电弧凝壳炉低。

上述制备方法通过采用水冷铜坩埚感应凝壳炉1制备钛合金铸锭，采用廉价合金化元素，优化钛合金产品的性能，降低了钛合金制造成本和使用成本，提高了钛合金铸锭成分的均匀性，使得钛合金铸锭具备高的抗拉强度和延伸率，能够应用于航空航天、汽车、船舶等领域。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的低成本钛合金机器均匀化制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

以下实施例中所用的原料均为市售。

实施例1

低成本钛合金铸锭的质量为10千克，成分按质量百分比计为：Al为3.0％，V为2.0％，Fe为1.0％，O为0.1％，其余为Ti和无法避免的杂质；

上述低成本钛合金的均匀化制备方法包括以下步骤：

1)配制原料：

Ti6Al4V回收料4中含有Ti6Al4V为99.2％，Fe为0.15％，O为0.10％；海绵钛2为0级海绵钛2含有99.6％，Fe为0.10％，O为0.08％；TiO₂粉末3中TiO₂含量为99％；分析纯铁粉中Fe含量为99％。

按照上述低成本钛合金中元素质量百分比计算Ti6Al4V回收料45040.30g，TiO₂粉末316.63g，Fe粉92.27g，海绵钛24850.80g。

(2)摆放原料：

将海绵钛2放到水冷铜坩埚感应凝壳炉1内摆放好，海绵钛2距离水冷铜坩埚感应凝壳炉1的顶部距离为水冷铜坩埚感应凝壳炉1高度的1/3，再将Ti6Al4V回收料4和TiO₂粉末3以交替的顺序从下到上埋放在海绵钛2内部。

(3)熔炼浇注：

将容纳水冷铜坩埚感应凝壳炉1的真空室抽真空后开始熔炼，真空度不高于6Pa。起始电源功率控制在55KW，保温3min，对原料进行预热，然后将电源功率以20KW/min的速度增加至300KW后，保温8min，此时水冷铜坩埚感应凝壳炉1内的原料已完全熔化，然后加入Fe粉，同时将电源功率以45KW/min的速度增加至400KW后，保温2min，然后浇注铸锭。

对获得的铸锭进行成分测定以考察铸锭化学成分均匀性，分别对铸锭的上、中、下部进行取样，其成分变化见表1。并对铸锭进行抗拉强度、延伸率的测定，具体数据见表2。

表1铸锭上中下部位化学成分对比

表2铸锭力学性能

实施例2

低成本钛合金铸锭的质量为20千克，成分按质量百分比计为：Al为4％，V为2％，Fe为1.5％，O为0.15％，其余为Ti和无法避免的杂质；

上述低成本钛合金的均匀化制备方法包括以下步骤：

1)配制原料：

Ti6Al4V回收料4中含有Ti6Al4V为99.1％，Fe为0.20％，O为0.15％；铝箔5中Al含量为99.5％；海绵钛2为1级海绵钛，含有Ti为99.6％，Fe为0.10％，O为0.08％；TiO₂粉末3中TiO₂含量为99％；分析纯铁粉中Fe含量为98％。

按照上述低成本钛合金中元素质量百分比计算Ti6Al4V回收料410090.82g，铝箔5201.00g，TiO₂粉末318.52g，Fe粉277.34g，海绵钛29412.32g。

(2)摆放原料：

将海绵钛2放到水冷铜坩埚感应凝壳炉1内摆放好，海绵钛2距离水冷铜坩埚感应凝壳炉1的顶部距离为水冷铜坩埚感应凝壳炉1高度的1/4，再将Ti6Al4V回收料4和TiO₂以交替的顺序从下到上摆放并在外部包裹铝箔制成合金包，将合金包埋放在海绵钛2内部；

(3)熔炼浇注：

将容纳水冷铜坩埚感应凝壳炉1的真空室抽真空后开始熔炼，真空度不高于6Pa。起始电源功率控制在65KW，保温2min，对原料进行预热，然后将电源功率以30KW/min的速度增加至350KW后，保温4min，此时水冷铜坩埚感应凝壳炉1内的原料已完全熔化，然后加入Fe粉，同时将电源功率以55KW/min的速度增加至450KW后，保温2min，然后直接浇铸件。

经测试，实施例2制备得到的铸锭的抗拉强度为842MPa，高于GJB2896规定的Ti6Al4V抗拉强度。

实施例3

低成本钛合金电极锭的质量为100千克，成分按质量百分比计为：Al为1.8％，V为1.2％，Fe为3.0％，O为0.20％，其余为Ti和无法避免的杂质；

上述低成本钛合金的均匀化制备方法包括以下步骤：

(1)配制原料：

Ti6Al4V回收料4中含有Ti6Al4V为99.0％，Fe为0.30％，O为0.20％；海绵钛2为2级海绵钛，含有Ti为99.5％，Fe为0.15％，O为0.10％；TiO₂粉末3中TiO₂的含量为98％；分析纯铁粉中Fe的含量为98％。

按照上述低成本钛合金中元素质量百分比计算Ti6Al4V回收料430.30千克，TiO₂粉末30.16千克，Fe粉2.87千克，海绵钛266.67千克。

(2)摆放原料：

将海绵钛2放到水冷铜坩埚感应凝壳炉1内摆放好，海绵钛2距离水冷铜坩埚感应凝壳炉1的顶部距离为水冷铜坩埚感应凝壳炉1高度的1/4，再将Ti6Al4V回收料4和TiO₂以交替的顺序从下到上埋放在海绵钛2内部；

(3)熔炼浇注：

将容纳水冷铜坩埚感应凝壳炉1的真空室抽真空后开始熔炼，真空度不高于6Pa。起始电源功率控制在60KW，保温2min，对原料进行预热，然后将电源功率以25KW/min的速度增加至320KW后，保温6min，此时水冷铜坩埚感应凝壳炉1内的原料已完全熔化，然后加入Fe粉，同时将电源功率以50KW/min的速度增加至420KW后，保温2min，然后直接浇注获得电极锭。

受本实验所用的水冷铜坩埚感应凝壳炉1体积限制，每次浇注电极锭20千克，通过重复制备过程获得5个电极锭，然后将电极锭焊接在一起获得所需长度和质量的电极锭，可用于大型铸件制备。

经测试，大型铸件的抗拉强度为867MPa，高于GJB2896规定的Ti6Al4V抗拉强度。

以上对本发明提供的一种低成本钛合金及其均匀化制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种低成本钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2)原料摆放：将所述钛源化合物放入水冷铜坩埚感应凝壳炉(1)内摆放好，所述钛源化合物距离所述水冷铜坩埚感应凝壳炉(1)的顶部距离不小于所述水冷铜坩埚感应凝壳炉(1)高度的1/4，再将铝源化合物、钒源化合物和氧源化合物埋在钛源化合物内部；

3)熔炼浇注：将水冷铜坩埚感应凝壳炉(1)抽真空后，在电源功率为55～65kW下，预热2～3min；然后电源功率以20～30kW/min的速度增加到300～350kW后，保温4～8min；再加入铁源化合物，同时将电源功率以45～55kW/min的速度增加到400～450kW后，保温2min，然后浇注得到铸锭；

所述铸锭中合金成分按质量百分比计为：Al为1.8～4.0％，V为1.2～2.0％，Fe为1.0～3.0％，O为0.1～0.2％，其余为Ti和无法避免的杂质。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，原料配比：当合金中Al含量为1.8～3.0％时，铝源化合物和钒源化合物为Ti6Al4V回收料(4)；氧源化合物为TiO₂粉末(3)；铁源化合物为分析纯铁粉；钛源化合物为海绵钛(2)和Ti6Al4V回收料(4)。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，原料摆放：将所述海绵钛(2)放到水冷铜坩埚感应凝壳炉(1)内摆放好，所述海绵钛(2)距离所述水冷铜坩埚感应凝壳炉(1)的顶部距离不小于所述水冷铜坩埚感应凝壳炉(1)高度的1/4，再将所述Ti6Al4V回收料(4)和所述TiO₂粉末(3)以交替的顺序从下到上埋放在海绵钛(2)内部。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，原料配比：当合金中Al含量大于3.0％，不大于4％时，所述铝源化合物为Ti6Al4V回收料(4)和铝箔(5)，所述钒源化合物为Ti6Al4V回收料(4)，所述氧源化合物为TiO₂粉末(3)；铁源化合物为分析纯铁粉；钛源化合物为海绵钛(2)。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，原料摆放：将所述Ti6Al4V回收料(4)和所述TiO₂粉末(3)以交替的顺序从上到下摆放，然后外面包裹所述铝箔(5)，制成合金包，再将所述海绵钛(2)放到所述水冷铜坩埚感应凝壳炉(1)内摆放好，所述海绵钛(2)距离所述水冷铜坩埚感应凝壳炉(1)的顶部距离不小于所述水冷铜坩埚感应凝壳炉(1)高度的1/4，将所述合金包埋在所述海绵钛(2)内部。

6.如权利要求2～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述Ti6Al4V回收料(4)为Ti6Al4V铸件生产时废弃的浇道和浇冒系统，所述Ti6Al4V回收料(4)在使用前进行酸洗处理。

7.如权利要求2～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述TiO₂粉末(3)中TiO₂的含量不小于98％；所述分析纯铁粉中Fe的含量不小于98％；所述铝箔(5)中Al的含量不小于99.5％；所述Ti6Al4V回收料(4)中Ti6Al4V含量不低于99.0％；所述海绵钛(2)为0～3级海绵钛。

8.一种如权利要求1所述的低成本钛合金的制备方法制备的电极锭，其特征在于：通过重复制备过程获得多个电极锭，然后将电极锭焊接在一起。