真空熔煉的溫度要超過基體金屬熔點150~300℃,所以純鈦的熔煉溫度一般在1800~2000℃,而鈦合金熔煉溫度需要略高一些。鈦真空熔煉的方法有多種，具體介紹如下：
（1)真空自耗電弧熔煉法（簡稱VAR).它是在真空自耗電弧爐（見圖1-1)中熔煉的，是將壓制的鈦材作為電極，鈦電極邊熔化邊自身消耗熔鑄成錠的一種爐型。它的特點是可以制取結(jié)構(gòu)上符合要求的錠，具有良好的結(jié)構(gòu)組織和均勻的化學成分；而且功率消耗低，熔化速度快，具有良好的質(zhì)量重現(xiàn)性，經(jīng)濟上競爭力很強。它的缺點是必須預制電極，工藝長，因而給生產(chǎn)帶來麻煩。
（2)真空非自耗電弧熔煉法（簡稱NC).它是在真空非自耗電弧爐（見圖1-2)中熔煉的。爐內(nèi)有電極（早期用鎢、鎢釷合金或石墨做成），利用電弧的熱量使坩堝內(nèi)的金屬熔化，隨之熔煉。目前，水冷銅電極（見圖1-3)已經(jīng)取代了原有的電極，解決了產(chǎn)品被污染的問題。
水冷銅電極有兩種，一種是自旋轉(zhuǎn)的；另一種是旋轉(zhuǎn)磁場的。其目的是防止電弧對電極的燒損。真空非自耗電弧爐也有兩種，一種是在水冷銅坩堝內(nèi)熔煉，隨后在水冷銅模中澆鑄成錠；另一種是在水冷銅坩堝內(nèi)連續(xù)加料熔煉，隨后凝固成錠。

真空非自耗電弧熔煉法可直接使用各種散料，也可熔煉更多的殘鈦料，避免了需要制備電極的麻煩。該法是鈦，特別是殘鈦回收熔煉的一種工藝，幾噸級的真空非自耗電弧爐已在歐美運轉(zhuǎn)，成為某些廠家采用的方法。
（3)電渣熔煉法（簡稱ESR).該法用于鈦熔煉時，又稱真空－充氬電渣熔煉，因為熔煉鈦時必須采用真空－充氬氣氛。該法是利用電流通過熔渣時將電能轉(zhuǎn)化為熱能，即以熔渣電阻產(chǎn)生

的熱能將金屬熔化和精煉。電渣爐爐體結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。熔煉鈦時，常用的電渣為非極性材料（CaF),因它可直接使用交流電，所以設(shè)備投資費用低，所鑄的錠表面質(zhì)量好，產(chǎn)品塑性低，并且可獲得矩形、方形等各種形狀的錠，無需扒皮可直接開坯。該法缺點是脫氫效果差，提純能力低，所以尚未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
（4)真空感應熔煉法（簡稱冷堝熔煉，CCM).它是一種無渣水冷銅坩堝感應熔煉工藝，它將整體銅坩堝換成4塊弧形瓣銅塊組合成的銅坩堝，塊間用陶瓷絕緣，然后將銅坩堝與感應線圈一起浸入水套中，以此裝置感應熔煉鈦。它改變了感應電源集膚效應和坩堝內(nèi)的磁場強度。它是靠電磁感應產(chǎn)生熱能將鈦熔煉的過程。因為水冷銅坩堝屬于冷堝，所以可避免鈦與銅作用而造成產(chǎn)

品污染。這種4塊弧形瓣銅塊組合的坩堝優(yōu)點在于每兩個銅塊間的間隙都是一個增強磁場，磁場產(chǎn)生的強烈攪拌使化學成分和溫度一致，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。
該法不需要制作電極即可一次獲得成分均勻而無坩堝污染的高質(zhì)量鑄錠，具有設(shè)備成本低、操作簡便等優(yōu)點。所以有些國家已經(jīng)達到工業(yè)試生產(chǎn)規(guī)模，已生產(chǎn)出φ1mx2m的圓形鈦錠。但該法生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，需要進一步完善。
（5)電子束熔煉法（簡稱EB).它是利用高速電子流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮茏鳠嵩催M行熔煉鑄錠的工藝。它在熔煉時獲得很高的熱能，精煉效果最好，但金屬揮發(fā)損失也最大。特別是由于金屬鈦熔點較低，在電子束熔煉的過熱溫度下?lián)p失大，所以該法極少用于鈦的熔煉。但它最適宜用于制取高純鉭、鈮、鎢、鉬及鉿等難熔金

屬鑄錠。
（6)等離子熔煉法。它有兩種工藝，一種為等離子弧熔煉（簡稱PA),另一種為等離子束熔煉。它們都是利用高能等離子體作為熱源熔煉金屬的。它的精煉效果比自耗電弧熔煉好，而揮發(fā)損失又比電子束熔煉小，所以是要進一步研發(fā)的工藝。目前僅有少量應用。
現(xiàn)在鈦的熔煉雖未使用電子束熔煉和等離子熔煉工藝，但是這兩種工藝產(chǎn)生熱源的手段被移植到新工藝－冷爐床中，即冷爐床中使用了電子槍或等離子槍。
（7)冷爐床熔煉法（簡稱CHM).冷爐床熔煉是以電子束或等離子體作為熱源，熔化的金屬隨后在冷爐床上依次熔化、精煉和凝固的工藝。該設(shè)備主要由電子槍或等離子槍、冷爐床和結(jié)晶器3部分組成。所以它有3個工作區(qū)，即熔化區(qū)、精煉區(qū)和結(jié)晶區(qū)。
冷爐床熔煉包括電子束冷爐床熔煉（簡稱EBCHM)和等離子冷爐床熔煉（簡稱PACHM)兩種工藝。
冷爐床熔煉法最大的優(yōu)點就是將熔化、精煉和凝固分離。即爐料先進入熔化區(qū)熔化，然后在冷爐床（精煉區(qū)）精煉，最后在結(jié)晶區(qū)結(jié)晶。因此，熔化的鈦熔體在爐床上可停留較長時間，可保證合金元素充分熔化均勻、避免偏析。由于熔體稍長時間在真空下可有效地去除易揮發(fā)雜質(zhì)，因此使H、C1、Ca、Mg、K等達到很低的水平。在爐床中，低密度雜質(zhì)（LDI),如TiN可以溶解或上??；而高密度雜質(zhì)（HDI),如WC則可以下沉，黏結(jié)至底部凝殼上。所以它在鑄錠時減少低密度夾雜以及減少偏析的能力遠遠超過了3次真空自耗熔煉獲得的鈦錠，用該法生產(chǎn)的鈦錠成為當前航空發(fā)動機鈦合金轉(zhuǎn)動部件首選的原材料。通過控制功率，還可使結(jié)晶器出口的熔體過熱度很小，熔池淺，有利于獲得均質(zhì)細晶鈦錠。該法還可以回收殘鈦料，從而降低成本。
從經(jīng)濟的觀點出發(fā)，真空自耗電弧熔煉法已成為主要的生產(chǎn)方法。冷爐床熔煉法是以特有的優(yōu)勢為航空航天等領(lǐng)域提供質(zhì)量更高的鈦合金鑄錠，并占據(jù)市場一定份額的新方法。其他工藝尚需要進一步的改進和完善。不同熔煉方法的特征和比較見表1-1.

真空電弧熔煉已有一百多年的歷史，1839年開始熔煉鉬和鉭，1903年首次用自耗電弧爐熔煉鉭。隨著鈦冶金的發(fā)展，1949年以后，大型真空泵的出現(xiàn)使大型工業(yè)真空自耗電弧爐迅速發(fā)展。
它目前不僅用來熔煉鈦、鋯、鎢、鉬、鉭、鈮和高溫合金，而且是優(yōu)質(zhì)鋼二次重熔的重要方法。
真空自耗電弧熔煉技術(shù)一直是制備鈦錠的主要方法，并可能在今后較長一段時間仍占據(jù)熔煉工藝的主導地位。因此，本書為了突出重點，以該工藝為重點加以介紹，并在第2章用大篇幅介紹冷爐床熔煉技術(shù)。

億沐鑫新材料產(chǎn)品分類：鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設(shè)備、鈦餅鈦環(huán)、鈦標準件、鈦加工件