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钛及钛合金铸锭方法及特点

所属分类:行业动态    发布时间: 2020-05-30    作者:admin
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1、真空自耗电弧炉熔炼法(简称VAR法)

随着真空技术的发展和计算机的应用,VAR法很快成为钛熔铸的工业生产技术。当今的钛及钛合金铸锭的熔炼绝大部分采用真空自耗电弧炉熔炼法。VAR法的显著特点是功率消耗低、融化速度高和良好的质量重现性。VAR法熔炼的铸锭具有良好的结晶组织和均匀的化学成分。通用,有VAR法熔炼制得的成品铸锭,至少要经过两次熔炼。

2、非自耗真空电弧炉熔炼法(简称NC法)

目前,水冷铜电极已经取代了钛工业 起步阶段的钨-钍合金或石墨电极,解决了工业污染问题,从而使NC法成为熔炼钛及钛合金的重要方法之一,数吨级的NC炉已经在欧美运转。水冷铜电极分为两种类型;一种是自旋转的,另一种是旋转磁场的。NC炉也可分为两种:一种是在冷水铜坩埚内熔炼原料,在水冷铜模中浇铸成铸锭;另一种是在水冷铜坩埚内连续投入原料、熔炼和凝固。

3、冷炉床熔炼法(简称CHM法)

原料的污染和熔炼工艺过程的异常会引起钛及钛合金铸锭出现冶金夹杂缺陷,这个问题一直影响钛及钛合金在航空航天领域的应用。为了消除钛合金飞机发动机旋转部件中的冶金夹杂,冷炉床熔炼技术应运而生。CHM法.大的特点是将熔化、精炼和凝固过程分离,即待熔化的炉料进入冷炉床后**行熔化,然后进入冷炉床的精炼区进行精炼,.后在结晶区凝固成锭。铸锭可为圆锭、扁锭及空心锭。扁锭可直接轧制成板材,缩短了生产周期,降低了产品成本。CHM法又分为电子束冷炉床熔炼法和等离子冷炉床熔炼法。

(1)电子束冷炉床熔炼法(简称EBCHM法)

电子束熔炼是利用高速电子的能量,使材料本身产生热来进行熔炼和精炼的工业过程,该熔炼炉就称为EBCHM炉。EBCHM法能够有效地去除钽、钼、钨、碳化钨等高密度夹杂(HDI)和氮化钛、氧化钛等低低密度夹杂(LDI)电子束熔炼可以**铸锭的纯度,甚至达到超高纯。但因电子束熔炼在高真空下工作,因此蒸汽压较高的合金元素挥发损失严重,给控制合金化学成分带来了困难。合金锭一次熔炼后还须用VAR在熔炼一次,而对于工业纯钛,用该法生产的铸锭,由于表面质量好,皮下气孔浅且少,一次锭即可进行后续的压力加工。

(2)离子冷炉床熔炼法(简称PACHM法)

PACHM法利用惰性气体电离产生的等离子弧作为热源,可在从低真空到近大气压很宽的压力范围内完成熔炼。该方法的显著特点是可**不同蒸气压的合金组分,在熔炼过程中无明显的烧损,同样可消除高密度夹杂(HDI)和低密度夹杂(LOI)。该方法具有提供改进传统合金属性的性能,可实现多元合金的熔炼,是一种较经济的传统熔炼方法。采用该方法熔炼,对于钛及钛合金来说,一次熔炼就可以得到成分均匀性较为理想的铸锭,但铸锭的表面下气孔往往较多且深。

4、冷坩埚熔炼法(简称CCM法)

20世纪80年代,美国硅铁公司发展了无渣感应熔炼工艺,把CCM法推向工业生产应用,用于生产钛锭和钛的精密铸件。近年来在一些发达国家,CCM法已经开始步入工业化生产规模,铸锭.大直径为1米,长度2米,发展前景令人瞩目。CCM法熔炼在一个彼此不导电的水冷弧形块或钢管组成的金属坩埚里进行,这种组合的.大优点在于,每两个块间的间隙都是一个增强磁场,磁场产生的强烈搅拌使合金的化学成分和温度一致,从而提高了产品的质量。CCM法兼有VAR法和难熔材料坩埚感应熔炼的特点,不需要耐火材料,不必制备电极可获得一次熔炼成分均匀无坩埚污染的高质量铸锭。与VAR法相比,CCM法具有设备成本低,操作简便等优点,但该技术目前仍处于发展阶段。

5、电渣熔炼法(简称ESR法)

ESR法利用电流通过导电电渣时与带电粒子的相互碰撞,而将电能转化为热能,即以渣电阻产生的热能将炉料熔化和精炼。ESR法使用自耗电极在非活性材料(CaF2)中进行渣熔炼,它可直接熔铸成不同形状的锭坯,并且具有良好的表面质量,适宜于下道工序直接加工。

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