真空自耗熔煉(VAR)爐可看做是一個(gè)封閉系統(tǒng),電極材料經(jīng)過(guò)電弧熔化后都進(jìn)入了鑄錠(或成為下一次重熔的電極),電極材料熔化后在高溫段保留的時(shí)間很短,溫度不夠高,不足以使硬α和HDI充分熔化,也無(wú)法將熔池與不熔物分離,從而無(wú)法過(guò)濾掉硬α和HDI夾雜。所以,即使采取三次VAR 熔煉仍然無(wú)法完全消除鈦合金中的夾雜物。
1983~1984年間,GEAE發(fā)動(dòng)機(jī)公司與鈦生產(chǎn)商聯(lián)合,曾以人為引入硬α夾雜的方式熔煉Ti17合金的工業(yè)大錠,結(jié)果表明:至少約8%的放入直徑約Φ6.4mm的氮化的海綿鈦顆粒(氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約12%~15%)被超聲波探傷檢出。研究結(jié)論認(rèn)為:
(1)VAR熔煉的熔池深度一般大于鑄錠的直徑,甚至可能達(dá)到直徑的2倍;
(2)熔池過(guò)熱度低,大部分接近于合金的液相溫度,小部分區(qū)域達(dá)到超過(guò)熔點(diǎn)約200℃;
熔煉過(guò)程的熔池存在強(qiáng)烈的攪動(dòng)。
在這樣的條件下,任何夾雜物顆粒的熔化既要有高溫的要求,又要有足夠的時(shí)間,否則將再一次被凝固進(jìn)入鑄錠。Reddy測(cè)試TiN顆粒在1650℃靜止鈦熔池條件下的熔解速度,大約為0.004cm/min.據(jù) Zanner的分析,直徑為φ6.4mm的TiN顆粒,在過(guò)熱度83~110℃(150~200°℉)的鈦熔池中分解所需的時(shí)間在15~21min,這在真空自耗的條件下是很難達(dá)到的。
Rudinger等研究了碳化鎢(WC)夾雜物顆粒在真空自耗(VAR)熔煉過(guò)程中的熔解情況。經(jīng)過(guò)一次VAR熔煉,僅能熔化尺寸為0.4mm的顆粒;經(jīng)過(guò)兩次VAR熔煉,90%左右0.6mm的WC顆粒得以熔化;經(jīng)過(guò)三次VAR熔煉后,尺寸為0.6mm的WC顆粒能全部熔化掉,但0.8mm及更大尺寸的WC顆粒即使經(jīng)過(guò)三次VAR熔煉都無(wú)法充分熔化。因此,采用VAR 熔煉工藝想要得到無(wú)夾雜的高純鈦合金錠是不可能的,即使采用三次VAR,熔煉結(jié)果也不是很理想。
綜上所述,應(yīng)該從熔煉技術(shù)本身的改進(jìn)來(lái)降低鈦合金中的缺陷率,實(shí)現(xiàn)鈦合金的高純化。冷爐床熔煉技術(shù)獨(dú)特的精煉水平,可以較充分地消除鈦合金中的各類(lèi)夾雜物,緩解長(zhǎng)期困擾鈦工業(yè)界和航空企業(yè)的一大難題。
億沐鑫鈦產(chǎn)品分類(lèi):鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽(yáng)極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設(shè)備、鈦餅鈦環(huán)、鈦標(biāo)準(zhǔn)件、鈦加工件
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