鈦合金的熔煉技術(shù)

鈦和鈦合金的工業(yè)生產(chǎn)，不論是重熔的自耗電極或鍛造用的開坯料，或是異型鑄件，大多都是通過真空自耗電極電弧熔煉來獲得的。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，鈦和鈦合金的熔煉，包括真空自耗電極電弧熔煉在內(nèi)，先后又發(fā)展了一些新的先進(jìn)技術(shù)。近年代表性的技術(shù)如下:

1、直接添加高熔點(diǎn)金屬的鈦合金真空自耗熔煉用電極制備方法

在鈦合金真空自耗電弧熔煉用電極常規(guī)制備的基礎(chǔ)上，由直接壓制的具有一定凹槽的電極塊與適合電極塊凹槽形狀的高熔點(diǎn)金屬棒拼焊組成電極的方法，通過選擇合適的真空自耗電弧熔煉工藝，能夠熔煉出達(dá)到配比計(jì)算要求的、成分均勻的無偏析優(yōu)質(zhì)鑄錠。

2、鈦及鈦合金真空自耗熔煉過程中斷電后重新起弧的工藝

鈦及鈦合金真空自耗熔煉過程中斷電后重新起弧的工藝，包括如下步驟:當(dāng)熔煉中斷后重新起弧時(shí)，將熔煉電流快速提升至正常熔煉電流的75-80%，保持此時(shí)的熔煉電流;當(dāng)熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后，保持2-3min，再將此時(shí)的熔煉電流快速提升至正常熔煉電流。該工藝優(yōu)勢在于，使總的起弧時(shí)間大幅縮短，減小鑄錠的冷卻體積收縮后與坩堝壁間產(chǎn)生的間隙及避免鑄錠冷卻凝固形成的內(nèi)部縮孔:當(dāng)熔煉電流達(dá)到正常熔煉電流的75~80%時(shí)，保持該熔煉電流一段時(shí)間，這樣可以較為準(zhǔn)確地控制電極及已凝固熔池的熔化速度，避免瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熔液流入鑄錠與坩堝壁的間隙，或造成冷隔缺陷。

3、純鈦塊狀廢料的熔煉回收方法

純鈦塊狀廢料的熔煉回收方法，使用6個(gè)電子槍的電子束冷床爐，將選定成分的原料裝入電子束冷床爐的進(jìn)料器，進(jìn)行熔煉，然后將得到的鑄錠冷卻出爐，即可得到成品。該法直接使用TA1回收料進(jìn)行熔煉，避免了廢料破碎電極塊壓制，電極的焊制。單錠熔煉每天單臺設(shè)備可熔煉9個(gè)棒料總重約6.5噸，雙錠熔煉每天單臺設(shè)備可熔煉18個(gè)棒料總重約13噸，極大的提高了回收效率和速度。

4、鈦及鈦合金屑狀廢料的電子束冷床熔煉回收方法

鈦及鈦合金屑狀廢料的電子束冷床熔煉回收方法，過程為:根據(jù)所熔煉鈦及鈦合金成分，稱取純鈦屑狀廢料，或稱取純鈦屑狀廢料和鈦合金屑狀廢料中的一種或兩種與海綿鈦以及純合金添加元素和/或中間合金混合的混合料，混合料中的純鈦及鈦合金屑狀廢料添加量按質(zhì)量百分比計(jì)為10%~90%;然后將其壓制成電極塊，用電子束冷床熔煉爐將所述電極塊進(jìn)行一次電子束冷床熔煉，得到鈦或鈦合金鑄錠。該方法可以利用高達(dá)100%純鈦屑狀廢料生產(chǎn)出合格的純鈦鑄錠，或利用高達(dá)90%鈦及鈦合金屑狀廢料，生產(chǎn)出合格的鈦合金鑄錠;只需要電子束冷床一次熔煉，不需要二次或三次熔煉。

5、潔凈鈦及鈦合金鑄錠的熔煉方法

潔凈鈦及鈦合金鑄錠的熔煉方法，該方法為:稱取海綿鈦或稱取純合金添加元素、中間合金和海綿鈦，將海綿鈦或?qū)⒒旌虾蟮募兒辖鹛砑釉?、中間合金和海綿鈦壓制成電極塊，將壓制成的電極塊焊接為電極，用電子束冷床爐將電極進(jìn)行一次電子束冷床熔煉，得到潔凈的、化學(xué)成分均勻的鈦或鈦合金鑄錠;電子束冷床熔煉的熔煉真空度低于6×10-2Pa，熔煉速度為70~150kg/h，熔煉功率為100~300kw;純合金添加元素和中間合金為鈦合金鑄錠總重量的0%~20%。生產(chǎn)的鈦及鈦合金鑄錠，化學(xué)成分均勻，鑄錠宏觀組織優(yōu)于真空自耗電弧熔煉鑄錠，無TiN和WC等高熔點(diǎn)夾雜。

6、含高熔點(diǎn)合金元素的鈦合金的熔煉方法

含高熔點(diǎn)合金元素鈦合金鑄錠工業(yè)化制備方法。通過選擇合金的原料，采用專門組拼的電極塊，采用常規(guī)的真空自耗電弧熔煉技術(shù)，調(diào)整三次熔煉的電流和電壓，制備化學(xué)成分均勻，無夾雜的含高熔點(diǎn)合金元素的鈦合金鑄錠。高熔點(diǎn)金屬在自耗電極中分布均勻，自耗電極制備方便、成本低，熔煉時(shí)電流、電壓參數(shù)合理，在傳統(tǒng)的工藝路線基礎(chǔ)上，采用低成本的純金屬板按照特定的自耗電極組拼方式，代替添加成本高昂的中間合金和其他純金屬加入鈦合金方式，采用多次真空自耗電弧熔煉爐進(jìn)行熔煉獲得成分均勻的含高熔點(diǎn)合金元素鈦合金鑄錠，適于工業(yè)化應(yīng)用。

7、電子束冷床爐熔煉制備TC4鈦合金鑄錠的方法

電子束冷床爐熔煉制備TC4鈦合金鑄錠的方法，該方法為:將海綿鈦和鋁豆混合均勻后壓制成電極塊，焊接成電極后置于真空自耗電弧爐中，一次熔煉得到Ti-AI中間合金;將Ti-Al中間合金破碎成Ti-Al中間合金顆粒;將海綿鈦、Al-V中間合金和Ti-Al中間合金顆?；旌暇鶆蚝髩褐瞥呻姌O塊，拼接成電極后置于電子束冷床爐中，一次熔煉得到TC4鈦合金鑄錠。該法以Ti-Al中間合金代替鋁豆，減少了Al元素的揮發(fā)量，提高了原材料的利用率和電子束冷床爐的使用效率，采用的電子束冷床爐一次熔煉在降低鈦材的加工成本及提高生產(chǎn)效率方面具有更強(qiáng)的優(yōu)勢，可提高鈦合金鑄錠的潔凈度，獲得高質(zhì)量鑄錠。