CN113943877A - 一种Ti6242s合金铸锭的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，所述铸锭按照重量百分比的组成为：铝5.5％‑6.5％，锡1.8％‑2.2％，锆3.6％‑4.4％，钼1.8％‑2.2％，硅0.06％‑0.1％，余量为钛及不可避免杂质。制备方法包括：根据上述重量份组成将海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金和铝豆配料后混合均匀；将混合原料压制成密度>3g/cm3的若干个电极块；将若干个所述电极块组合排列后焊接成电极棒；将电极棒经过两次真空自耗电弧炉熔炼，即得。本发明获得的Ti6242s合金材料化学成分均匀，各元素偏差小，并且力学性能高，可以满足航空航天领域对高性能钛合金材料的要求。
Description
技术领域
本发明属于合金铸锭制备技术领域，具体涉及一种Ti6242s合金铸锭的制备方法。
背景技术
钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性能好等优点，是航空航天工业中重要的结构材料。70年代，钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20％～30％，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机也都使用钛合金板材焊接件。
Ti6242s钛合金在航空发动机中的用量很大，主要应用在压气机盘、整体叶盘、叶片与机匣等部件。Ti6242s钛合金含有钼、锆等难熔金属。其中主要成分的熔点和密度如下：钼的熔点2620℃，密度10.2g/cm3；锆的熔点1852℃，密度6.49g/cm3；锡的熔点232℃，密度7.28g/cm3；硅的熔点1410℃，密度2.33g/cm3；钛的熔点1668℃，密度4.5g/cm3。其含有的各种合金元素的熔点和密度与钛比较相差很大，导致Ti6242s钛合金铸锭的熔炼难度很大。常规的Ti6242s钛合金铸锭生产方法是采用二元中间合金：AlSn50中间合金、AlMo60中间合金、AlSi中间合金以及海绵锆(或AlSn50中间合金、AlMo70中间合金、AlMoSi中间合金、AlZr50中间合金)，生产过程中加入的合金种类较多，造成生产效率低，成本较高。并且各种中间合金粒度及规格形状存在差异，与海绵钛混料很难混合均匀，所以铸锭易存在偏析和夹杂冶金缺陷的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种Ti6242s合金铸锭的制备方法，该方法通过添加一种铝锡锆钼硅中间合金和铝豆，经过两次真空自耗电弧炉熔炼，制备的铸锭化学成分符合AMS 4976标准。本发明的技术方案为：
第一个方面，本发明提供一种Ti6242s合金铸锭，所述铸锭按照重量百分比的组成为：铝5.5％-6.5％，锡1.8％-2.2％，锆3.6％-4.4％，钼1.8％-2.2％，硅0.06％-0.1％，余量为钛及不可避免杂质。
第二个方面，本发明提供一种Ti6242s合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据上述重量份组成将海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金和铝豆配料后混合均匀；
(2)将混合原料压制成密度>3g/cm3的若干个电极块；
(3)将若干个所述电极块组合排列后焊接成电极棒；
(4)将电极棒经过两次真空自耗电弧炉熔炼，即得。
优选地，所述海绵钛的粒度为0.83-12.7mm。
优选地，所述铝锡锆钼硅中间合金粒度为1-6mm。
进一步地，所述铝锡锆钼硅中间合金按照重量百分比的组成为：铝37.2％-41.2％，锡14.3％-16.3％，锆29.5％-31.5％，钼14.3％-16.3％％，硅0.4％-0.6％，以及不可避免杂质。
优选地，所述铝豆的粒度为5-12mm。
进一步地，所述真空自耗电弧炉熔炼的控制参数为：真空度<5Pa，漏气率<3pa/5分，熔炼电流5～18kA，熔炼电压20～47V。
进一步地，所述铝锡锆钼硅中间合金的制备方法包括以下步骤：
(1)将铝粉、二氧化锡、三氧化钼、二氧化锆、硅粉、氯酸钾、氟化钙进行烘干，所有原料烘干后，按照铝锡锆钼硅中间合金的组分组成配料并混合均匀；
(2)将混好的原料进行初步冶炼得到铝锡锆钼硅合金锭，合金锭表面经过喷砂处理后，破碎成3-30mm的合金块；
(3)将破碎好的铝锡锆钼硅合金块进行二次重熔精炼。
优选地，所述二次重熔精炼的控制过程为：体系真空度不低于10Pa，通入氩气绝对压力为400～500Pa，先在50～55kw功率下加热30～40分钟，再于140～145kw功率下熔化合金块得到合金熔体，进一步于160～165kw功率下精炼3～5分钟；精炼完毕，以水冷铜坩埚为锭模进行浇铸，得到精炼合金锭，冷却后经表面处理并破碎成1-6mm的精炼合金块，即得。
相较于现有技术，本发明的技术效果是：
1)本发明通过添加一种铝锡锆钼硅中间合金，即可有效提高铸锭成分均匀性和冶金质量。
2)相对原有工艺，铝锡锆钼硅中间合金的生产工艺简单，与原有的使用二元中间AlSn50中间合金、AlMo60中间合金、AlSi中间合金加海绵锆(或AlSn50中间合金、AlMo70中间合金、AlMoSi中间合金、AlZr50中间合金)相比，工艺过程操作简单，质量更好把控，并且成本更低。
3)本发明获得的Ti6242s合金材料化学成分均匀，各元素偏差小，并且力学性能高，可以满足航空航天领域对高性能钛合金材料的要求。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本发明的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本发明的保护范围内。
实施例1
本实施例提供一种Ti6242s合金铸锭及其制备方法，具体的制备方法如下：
步骤1，按照铸锭目标化学成分计算称取所需海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金。
采用的铝锡锆钼硅中间合金含量为铝41.17％，锡14.3％，锆29.5％，钼14.3％，硅0.4％。按照成分Ti-6Al-1.93Sn-3.98Zr-1.93Mo-0.06Si配料，经计算熔炼140kgTi6242s钛合金铸锭需要海绵钛120.5kg，铝锡锆钼硅中间合金18.9kg，铝豆0.6kg。所需海绵钛粒度为0.83-12.7mm，铝锡锆钼硅中间合金粒度为1-6mm，铝豆粒度为5-12mm。
步骤2，将称量好的海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金、铝豆放入混料机进行混料3分钟。
步骤3，将混好的原料放入压机，压制成若干个电极块，每个电极块的密度大于3g/cm3。
步骤4，用真空等离子焊箱将组合排列好的电极块焊接成电极棒。
步骤5，铸锭经过两次真空自耗电弧炉熔炼，得到Ti6242s钛合金铸锭。熔炼期间真空度小于5Pa，漏气率小于3pa/5分，熔炼电流10kA，熔炼电压30V。
在本实施例中，所述铝锡锆钼硅中间合金的制备方法包括以下步骤：
(1)按照铝锡锆钼硅中间合金的组分将铝粉、二氧化锡、三氧化钼、二氧化锆、硅粉、氯酸钾、氟化钙进行烘干，烘干温度为110℃，烘干时间24h。所有原料烘干后，按照组分进行配料称重，称重后倒入烘料机进行混料6分钟。
(2)将混好的原料倒入冶炼炉，用镁条点火引燃，冷却24小时后，得到铝锡锆钼硅合金锭，合金锭表面经过喷砂处理去除表面氧化层后，破碎成3-30mm合金块。
(3)将破碎好的铝锡锆钼硅合金块使用真空感应炉进行二次重熔精炼：首先，将称好重量的合金块装填入真空感应炉的氧化铝坩埚中，压实。然后，将真空感应炉抽真空至10Pa，停止抽真空，通入氩气绝对压力为450Pa，使用50kw功率加热30分钟，然后将加热功率调节到140kw熔化得到合金熔体，调节感应功率至160kw精炼3分钟。以水冷铜坩埚为锭模进行浇铸，得到合金锭，合金锭冷却4小时后出炉。出炉后合金锭经过表面处理后经过破碎机破碎成1-6mm。
本实施例获得的Ti6242s钛合金铸锭，在其上、中、下部3部位侧表面取样进行化学成分分析，结果如表1所示。
表1实施例1的Ti6242s钛合金铸锭化学成分分析
| 实施例1 | Al | Sn | Zr | Mo | Si |
| 上部 | 6 | 1.93 | 3.98 | 1.93 | 0.062 |
| 中部 | 6.1 | 1.92 | 3.98 | 1.91 | 0.061 |
| 下部 | 6 | 1.91 | 3.97 | 1.92 | 0.062 |
表1的数据显示，实施例1的Ti6242s钛合金铸锭化学成分均匀，完全符合标准要求。将铸锭表面车光，切除缩孔，经0.8mm平底孔超声探伤和纵向、横向多位置切片高低倍检验，均未发现偏析和高密度夹杂冶金缺陷。
进一步将Ti6242s钛合金铸锭锻造成φ60mm棒材，测试力学性能，如表2所示。
表2实施例1的Ti6242s钛合金铸锭制成的棒材的力学性能分析
| 试样位置 | 抗拉强度Rm(MPa) | 屈服强度Rp0.2(MPa) | 延伸率A(％) |
| 棒材头 | 1101 | 981 | 18 |
| 棒材中 | 1102 | 982 | 18 |
| 棒材尾 | 1101 | 982 | 18 |
实施例2
本实施例提供一种Ti6242s合金铸锭及其制备方法，具体的制备方法如下：
步骤1，按照铸锭目标化学成分计算称取所需海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金。铝锡锆钼硅中间合金的制备方法同实施例1。
采用的铝锡锆钼硅中间合金含量为铝39.41％，锡14.9％，锆30％，钼14.9％，硅0.46％。按照成分Ti-6.25Al-2.01Sn-4.05Zr-2.01Mo-0.07Si配料，经计算熔炼140kgTi6242s钛合金铸锭需要海绵钛119.8kg，铝锡锆钼硅中间合金18.9kg，铝豆1.3kg。所需海绵钛粒度为0.83-12.7mm，铝锡锆钼硅中间合金粒度为1-6mm，铝豆粒度为5-12mm。
步骤2，将称量好的海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金、铝豆放入混料机进行混料3分钟。
步骤3，将混好的原料放入压机，压制成电极块，电极块的密度大于3g/cm3以上。
步骤4，用真空等离子焊箱将组合排列好的电极块焊接成电极棒。
步骤5，铸锭经过两次真空自耗电弧炉熔炼。得到Ti6242s钛合金铸锭。熔炼期间真空度小于5Pa，漏气率小于3pa/5分，熔炼电流18kA，熔炼电压47V。
本实施例获得的Ti6242s钛合金铸锭，在其上、中、下部3部位侧表面取样进行化学成分分析，结果如表3所示。
表3实施例2的Ti6242s钛合金铸锭化学成分分析
| 实施例2 | Al | Sn | Zr | Mo | Si |
| 上部 | 6.25 | 2.01 | 4.05 | 2.01 | 0.07 |
| 中部 | 6.24 | 2.02 | 4.04 | 2.02 | 0.069 |
| 下部 | 6.26 | 2.01 | 4.05 | 2.01 | 0.069 |
表3的数据显示，实施例2的Ti6242s钛合金铸锭化学成分均匀，完全符合标准要求。将铸锭表面车光，切除缩孔，经0.8mm平底孔超声探伤和纵向、横向多位置切片高低倍检验，均未发现偏析和高密度夹杂冶金缺陷。
进一步将Ti6242s钛合金铸锭锻造成φ60mm棒材，测试力学性能，如表4所示。
表4实施例2的Ti6242s钛合金铸锭制成的棒材的力学性能分析
| 试样位置 | 抗拉强度Rm(MPa) | 屈服强度Rp0.2(MPa) | 延伸率A(％) |
| 棒材头 | 1112 | 988 | 18 |
| 棒材中 | 1115 | 989 | 17 |
| 棒材尾 | 1113 | 989 | 18 |
实施例3
本实施例提供一种Ti6242s合金铸锭及其制备方法，具体的制备方法如下：
步骤1，按照铸锭目标化学成分计算称取所需海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金。铝锡锆钼硅中间合金的制备方法同实施例1。
采用的铝锡锆钼硅中间合金含量为铝37.38％，锡15.6％，锆30.5％，钼15.6％，硅0.6％。按照成分Ti-6.33Al-2.1Sn-4.1Zr-2.1Mo-0.09Si配料，经计算熔炼140kgTi6242s钛合金铸锭需要海绵钛119.3kg，铝锡锆钼硅中间合金18.9kg，铝豆1.8kg。所需海绵钛、粒度0.83-12.7mm，铝锡锆钼硅中间合金、粒度1-6mm，铝豆5-12mm。
步骤2，步骤2将称量好的海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金、铝豆放入混料机进行混料3分钟。
步骤3，将混好的原料放入压机，压制成电极块，电极块的密度大于3g/cm3以上。
步骤4，用真空等离子焊箱将组合排列好的电极块焊接成电极棒。
步骤5，铸锭经过两次真空自耗电弧炉熔炼。得到Ti6242s钛合金铸锭。熔炼期间真空度小于5Pa，漏气率小于3pa/5分，熔炼电流5kA，熔炼电压20V。
本实施例获得的Ti6242s钛合金铸锭，在其上、中、下部3部位侧表面取样进行化学成分分析，结果如表5所示。
表5实施例3的Ti6242s钛合金铸锭化学成分分析
| 实施例3 | Al | Sn | Zr | Mo | Si |
| 上部 | 6.33 | 2.09 | 4.10 | 2.09 | 0.09 |
| 中部 | 6.34 | 2.11 | 4.11 | 2.10 | 0.089 |
| 下部 | 6.32 | 2.10 | 4.11 | 2.11 | 0.09 |
表5的数据显示，实施例3的Ti6242s钛合金铸锭化学成分均匀，完全符合标准要求。将铸锭表面车光，切除缩孔，经0.8mm平底孔超声探伤和纵向、横向多位置切片高低倍检验，均未发现偏析和高密度夹杂冶金缺陷。
进一步将Ti6242s钛合金铸锭锻造成φ60mm棒材，测试力学性能，如表6所示。
表6实施例3的Ti6242s钛合金铸锭制成的棒材的力学性能分析
| 试样位置 | 抗拉强度Rm(MPa) | 屈服强度Rp0.2(MPa) | 延伸率A(％) |
| 棒材头 | 1123 | 998 | 17 |
| 棒材中 | 1125 | 999 | 16 |
| 棒材尾 | 1121 | 997 | 16 |
对比例1
本对比例提供一种Ti6242s钛合金铸锭的冶炼方法，具体步骤如下：
步骤1，按照铸锭目标化学成分计算称取所需海绵钛、AlSn50中间合金、AlMo60中间合金、AlSi中间合金以及海绵锆。
采用AlSn50中间合金、AlMo60中间合金、AlSi中间合金以及海绵锆。按照成分Ti-6Al-1.93Sn-3.98Zr-1.93Mo-0.06Si配料，经计算熔炼140kgTi6242s钛合金铸锭需要海绵钛120.5kg，AlSn50中间合金5.4kg，AlMo60中间合金4.5kg，AlSi中间合金0.7kg，铝豆8.9kg。所需海绵钛、粒度0.83-12.7mm，AlMo60中间合金、粒度1-6mm，铝豆5-12mm。AlSn50中间合金和AlSi中间合金为屑状。
步骤2，步骤2将称量好的海绵钛、AlSn50中间合金、AlMo60中间合金、AlSi中间合金以及海绵锆放入混料机进行混料3分钟。
步骤3，将混好的原料放入压机，压制成电极块，电极块的密度大于3克/cm3以上。
步骤4，用真空等离子焊箱将组合排列好的电极块焊接成电极棒。
步骤5，铸锭经过两次真空自耗电弧炉熔炼，得到Ti6242s钛合金铸锭。熔炼过程的控制参数同实施例1。
将对比例1的Ti6242s钛合金铸锭的上、中、下部3部位侧表面取样进行化学成分分析，结果如表7所示。
表7对比例1的Ti6242s钛合金铸锭化学成分分析
| 对比例1 | Al | Sn | Zr | Mo | Si |
| 上部 | 6.3 | 1.83 | 3.98 | 1.93 | 0.062 |
| 中部 | 6.0 | 2.0 | 3.68 | 1.81 | 0.051 |
| 下部 | 5.9 | 1.81 | 3.77 | 1.72 | 0.052 |
表7的数据结果显示对比例1的铸锭化学成分均匀性明显不如实施例1，上、中、下部的化学成分偏差较大。将铸锭表面车光，切除缩孔，经0.8mm平底孔超声探伤和纵向、横向多位置切片高低倍检验，均未发现偏析和高密度夹杂冶金缺陷。
进一步将对比例1的铸锭经过锻造成φ60mm棒材，测试力学性能如表8所示。
表8对比例1的Ti6242s钛合金铸锭制成的棒材的力学性能分析
| 试样位置 | 抗拉强度Rm(MPa) | 屈服强度Rp0.2(MPa) | 延伸率A(％) |
| 棒材头 | 945 | 855 | 13 |
| 棒材中 | 934 | 866 | 13 |
| 棒材尾 | 939 | 856 | 14 |
表8的数据表明，对比例1的Ti6242s钛合金铸锭制成的棒材的抗拉强度、屈服强度和延伸率这几项力学性能比实施例1的Ti6242s钛合金铸锭制成的棒材分别低16～18％、13～14％、30～40％。
对比例2
本对比例提供另一种Ti6242s钛合金铸锭生产方法，具体步骤如下：步骤1，按照铸锭目标化学成分计算称取所所需海绵钛、AlSn50中间合金、AlMo70中间合金、AlMoSi中间合金、AlZr50中间合金。
采用AlSn50中间合金、AlMo70中间合金、AlMoSi中间合金、AlZr50中间合金。按照成分Ti-6.25Al-2.01Sn-4.05Zr-2.01Mo-0.07Si配料，经计算熔炼140kgTi6242s钛合金铸锭需要海绵钛119.8kg，AlSn50中间合金5.4kg，AlMo70中间合金3.06kg，AlMoSi中间合金1.68kg，铝豆10.06kg。所需海绵钛、粒度0.83-12.7mm，AlMo70中间合金，AlMoSi中间合金，AlZr50中间合金，粒度1-6mm，铝豆5-12mm。
步骤2，步骤2将称量好的海绵钛、AlSn50中间合金、AlMo70中间合金、AlMoSi中间合金、AlZr50中间合金。放入混料机进行混料3分钟。
步骤3，将混好的原料放入压机，压制成电极块，电极块的密度大于3克/cm3以上。
步骤4，用真空等离子焊箱将组合排列好的电极块焊接成电极棒。
步骤5，铸锭经过两次真空自耗电弧炉熔炼，得到Ti6242s钛合金铸锭。熔炼过程的控制参数同实施例1。
本对比例采用的是二元中间合金：AlSn50中间合金、AlMo60中间合金、AlSi中间合金以及海绵锆(或AlSn50中间合金、AlMo70中间合金、AlMoSi中间合金、AlZr50中间合金)，生产过程中加入的合金种类较多，造成生产效率低，成本较高。并且各种中间合金粒度及规格形状存在差异，与海绵钛混料很难混合均匀，所以铸锭易存在偏析和夹杂冶金缺陷的问题。
将对比例2的Ti6242s钛合金铸锭的上、中、下部3部位侧表面取样进行化学成分分析，结果如表9所示。
表9对比例2的Ti6242s钛合金铸锭化学成分分析
| 对比例2 | Al | Sn | Zr | Mo | Si |
| 上部 | 6.42 | 1.85 | 3.88 | 2.11 | 0.062 |
| 中部 | 5.78 | 1.95 | 3.88 | 1.91 | 0.061 |
| 下部 | 6.11 | 1.87 | 4.1 | 1.82 | 0.075 |
表9的数据表明，对比例2的铸锭化学成分均匀性不如实施例1，上、中、下部的化学成分偏差较大。将铸锭表面车光，切除缩孔，经0.8mm平底孔超声探伤和纵向、横向多位置切片高低倍检验，均未发现偏析和高密度夹杂冶金缺陷。
进一步将对比例1的铸锭经过锻造成φ60mm棒材，测试力学性能如表10所示。
表10对比例2的Ti6242s钛合金铸锭制成的棒材的力学性能分析
| 试样位置 | 抗拉强度Rm(MPa) | 屈服强度Rp0.2(MPa) | 延伸率A(％) |
| 棒材头 | 954 | 863 | 13 |
| 棒材中 | 943 | 858 | 15 |
| 棒材尾 | 944 | 849 | 12 |
对比例3
中国专利号为CN109694968B、专利名为TA19钛合金及其熔炼方法，该专利采用的是电子束冷床炉熔炼，但电子束冷床炉熔炼的特点是金属烧损大，能耗高，产品化学成分均匀性不好，力学性能低。其实施例1的铸锭化学成分和力学性能分别如表11和12所示。
表11该专利实施例1获得的铸锭的化学成分分析
表12该专利实施例1获得的铸锭的力学性能数据
将该数据与本发明实施例1～3的数据进行比对，显然本发明的化学成分均匀性和整体力学性能相对较好。
对比例4
本对比例提供一种Ti6242s合金铸锭及其制备方法，与实施例1的区别在于：只采用真空自耗电弧炉熔炼1次。将获得的Ti6242s钛合金铸锭的上、中、下部3部位侧表面取样进行化学成分分析，结果如表13所示。
表13对比例4的Ti6242s钛合金铸锭化学成分分析
| 对比例4 | Al | Sn | Zr | Mo | Si |
| 上部 | 6.9 | 1.65 | 3.56 | 1.63 | 0.052 |
| 中部 | 5.2 | 1.92 | 3.88 | 1.81 | 0.071 |
| 下部 | 5.6 | 2.01 | 4.12 | 1.82 | 0.092 |
表13的数据显示，只进行一次真空自耗电弧炉熔炼一次会导致铸锭成分不均匀。铸锭切开后可以观察到低倍组织有合金未完全熔化开，组织不均匀，铸锭表面气孔多。未进行力学性能测试。
对比例5
本对比例提供一种Ti6242s合金铸锭及其制备方法，与实施例1的区别在于：采用真空自耗电弧炉熔炼3次。经3次真空自耗电弧炉熔炼出Ti6242s钛合金铸锭。在铸锭上、中、下部3部位侧表面取样进行化学成分分析，结果如表14所示。
表14对比例5的Ti6242s钛合金铸锭化学成分分析
| 对比例5 | Al | Sn | Zr | Mo | Si |
| 上部 | 6.1 | 1.92 | 3.96 | 1.90 | 0.060 |
| 中部 | 6.1 | 1.92 | 3.98 | 1.91 | 0.061 |
| 下部 | 6.0 | 1.93 | 3.91 | 1.92 | 0.063 |
表14的数据表明对比例5的铸锭化学成分均匀，完全符合标准要求。将铸锭表面车光，切除缩孔，经0.8mm平底孔超声探伤和纵向、横向多位置切片高低倍检验，均未发现偏析和高密度夹杂冶金缺陷。
将铸锭经过锻造成φ60mm棒材，测试力学性能如表15所示。
表15对比例15的Ti6242s钛合金铸锭制成的棒材的力学性能分析
| 试样位置 | 抗拉强度Rm(MPa) | 屈服强度Rp0.2(MPa) | 延伸率A(％) |
| 棒材头 | 1102 | 980 | 18 |
| 棒材中 | 1102 | 983 | 18 |
| 棒材尾 | 1100 | 982 | 18 |
表15的结果显示，铸锭采用真空自耗电弧炉熔炼3次与2次的成分均匀性差不多，力学性能差不多，但3次熔炼成本会增加。
综上所述，本发明生产的Ti6242s钛合金铸锭化学成分均匀，各元素偏差小，并且力学性能高，可以满足航空航天领域对高性能钛合金材料的要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种Ti6242s合金铸锭，其特征在于：所述铸锭按照重量百分比的组成为：铝5.5％-6.5％，锡1.8％-2.2％，锆3.6％-4.4％，钼1.8％-2.2％，硅0.06％-0.1％，余量为钛及不可避免杂质。
2.权利要求1所述的Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)根据权利要求1所述的重量份组成将海绵钛、铝锡锆钼硅中间合金和铝豆配料后混合均匀；
(2)将混合原料压制成密度>3g/cm3的若干个电极块；
(3)将若干个所述电极块组合排列后焊接成电极棒；
(4)将电极棒经过两次真空自耗电弧炉熔炼，即得。
3.根据权利要求2所述的一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述海绵钛的粒度为0.83-12.7mm。
4.根据权利要求2所述的一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述铝锡锆钼硅中间合金粒度为1-6mm。
5.根据权利要求2所述的一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述铝锡锆钼硅中间合金按照重量百分比的组成为：铝37.2％-41.2％，锡14.3％-16.3％，锆29.5％-31.5％，钼14.3％-16.3％％，硅0.4％-0.6％，以及不可避免杂质。
6.根据权利要求2所述的一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述铝豆的粒度为5-12mm。
7.根据权利要求2所述的一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述真空自耗电弧炉熔炼的控制参数为：真空度<5Pa，漏气率<3pa/5分，熔炼电流5～18kA，熔炼电压20～47V。
8.根据权利要求2或5所述的一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述铝锡锆钼硅中间合金的制备方法包括以下步骤：
(1)将铝粉、二氧化锡、三氧化钼、二氧化锆、硅粉、氯酸钾、氟化钙进行烘干，所有原料烘干后，按照铝锡锆钼硅中间合金的组分组成配料并混合均匀；
(2)将混好的原料进行初步冶炼得到铝锡锆钼硅合金锭，合金锭表面经过喷砂处理后，破碎成3-30mm的合金块；
(3)将破碎好的铝锡锆钼硅合金块进行二次重熔精炼。
9.根据权利要求8所述的一种Ti6242s钛合金铸锭的制备方法，其特征在于：所述二次重熔精炼的控制过程为：体系真空度不低于10Pa，通入氩气绝对压力为400～500Pa，先在50～55kw功率下加热30～40分钟，再于140～145kw功率下熔化合金块得到合金熔体，进一步于160～165kw功率下精炼3～5分钟；精炼完毕，以水冷铜坩埚为锭模进行浇铸，得到精炼合金锭，冷却后经表面处理并破碎成1-6mm的精炼合金块，即得。
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