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淺談鈦合金的熔煉技術

文字來源:深圳市圣瑞金屬科技有限公司人氣:561發布時間:2018-03-23

隨著人們生活水平的提高及科學技術的發展進步,鈦在人們的生活領域及科學發展領域得到越來越廣泛的應用,從而對鈦和鈦合金材料的要求越來越高,因此鈦合金原材料的冶煉起到關鍵性作用,它直接決定了鈦合金產品的優劣。
  1、鈦合金熔煉方法
  1.1 真空自耗電弧爐熔煉法(簡稱VAR法)
  隨著真空技術的發展和計算機的應用,VAR法很快成為鈦的成熟的工業生產技術,今天的鈦及其合金鑄錠絕大部分是使用此方法生產的。VAR法顯著特點是功率消耗低、熔化速度高和良 好的質量重現性,VAR法熔煉的鑄錠具有良好的結晶組織和均勻的化學成分。通常, 成品鑄錠應由VAR法熔煉制得. 至少要經過兩次重熔。
  用VAR法生產鈦鑄錠,世界各國生產廠家使用的工藝基本相似,差別在于使用不同的電極制備方式和設備.電極制備可分為三大類,一是采用按份加料連續壓制的整體電極,排除了電 極焊接工序:二是單塊電極壓制,拼焊成自耗電極。并通過等離子氬弧焊或真空焊焊接成一體;三是利用其它熔煉法制備鑄造電極。
  現代先進的VAR爐的技術特點和優勢:
  (1)全同軸功率輸入,也就是說整個爐體高度上的完全同軸性,稱 同軸供電’,減少偏析現象的產生;
  (2)坩堝內電??稍赬 軸向/Y軸向上微調;
  (3)具有精確的電極稱重系統,熔煉速率得到自動控制,實現了恒速熔煉’。保證了熔煉質量;
  (4)保證每次熔煉的重復性和一致性;
  (5)靈活性,即一臺爐子能夠生產多種錠型以及鑄錠的 大型化,可大幅度提高生產率;
  (6)具有良好的經濟性。
  “同軸供電”方式可以避免因坩堝供給電流不平衡所造成的磁偏漏.減弱或消除感應磁場對熔煉產品的不利影響.并且提高了電效率,從而獲得質量穩定的鑄錠。
  “恒速熔煉”的目的是為了提高鑄錠質量,通過先進的電控系統和重量傳感器來確保熔煉過程中電弧的長度和熔化速率的恒定,從而控制了凝同過程??梢杂行У姆乐蛊霈F象,保障 了鑄錠的內在質量。
  現代鈦熔煉用VAR爐除具有以上兩大特點外,還實現了VAR爐的大型化,現代VAR爐可熔煉直徑為1.5m,重32t的大型鑄錠.vAR法是現代鈦及鈦合金標準的工業熔煉法.還有以下技術需 要解決.第一,電極制備方法.制備電極工藝非常繁瑣.需要用昂貴的壓力機將海綿鈦、中間合金和返回殘料壓制成整體電極或單塊小電扳.單塊電極還需要焊接成自耗電極.同時為了保 證自耗電極成分的均勻性,還需要配置布料、稱料、混料等相應的設施。第二,偶爾存在的偏析等冶金缺陷.如成分偏析和凝固偏析。前者是由于雜質元素或合金元素在電極中分布不均勻 .熔煉時來不及平衡分布就凝固所產生;后者是由于原料或工藝過程偶爾帶入了 高密度夾雜物(HDI) 和低密度夾雜物(LDI),這些夾雜物質在熔煉過程中無法徹底溶解,從而導致產生危 害極大的夾雜等冶金缺陷。
  1.2 非自耗真空電弧爐熔煉法(簡禰NC法)     目前,水冷銅電極已經取代了鈦工業起步階段的鎢一釷臺金電投或石墨電扳,解決了工業污染問題,從而使NC法成為熔煉鈦及鈦臺金的 重要方法,幾噸級的NC爐已在歐美運轉。 水冷銅電極分為兩種類型:一種是自旋轉的;另一種是旋轉磁場的,其目的在于防止電弧對電極的燒損。NC爐也可分為兩種:一種是在水冷銅坩 堝內熔煉原料,在水冷銅模中澆鑄成鑄錠;另一種是在水冷銅坩堝內連續投人原料,熔煉和凝固。
  NC法熔煉的優點是:
 ?、倏梢允∪褐齐姌O和焊接電極工序;
 ?、诳梢允闺娀≡谖锪仙贤A糨^長時間,從而提高鑄錠成分均勻化程度;
 ?、劭梢允褂貌煌螤詈统叽绲脑?,在熔煉過程 中 還可以加入100%殘料,實現鈦的再循環利用。NC法作為一次熔煉,從提高殘料回收率和降低成本來看是相當有利的。通常,NC爐和VAR 爐聯臺使用,以充分發揮各自的優勢。
  1.3 冷爐床熔煉法(簡稱CHM法)
  由原料的污染和熔煉工藝過程異常引起的鈦及鈦舍金鑄錠的冶金夾雜缺陷,一直影 響著鈦及鈦臺金在航空航天領域的應用.為了消除鈦合金飛機發動機旋轉部件中的冶金 夾雜,冷爐 床熔煉技術應運而生。CHM法最大的特點是將熔化,精煉和凝固過程的分離,即熔化的爐料進入玲爐床后先進行熔化,然后進入冷爐床的精煉區進行精煉,最后在結晶區凝固成錠。
    扎實做好鈦合金熔煉的每一步,才能做出更優質高端的鈦合金產品。。
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