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低成本钛合金铸锭的制备技术
发布时间:2015-07-27 20:15:16

 钛及钛合金材料因具有密度小、比强度高、韧性好、无磁性、耐腐蚀性好等优异的综合性能在航空、航天、舰船、核电等重要领域及石油、冶金、化工、电力、生物医学等民用市场有着广泛的应用。但因其成本过高,限制了其进一步民用推广普及。新出现了一些新的钛合金铸锭制备技术,可以有效解决这一问题,主要是:

  1.低成本钛合金的研制

  通过合金设计,添加廉价的合金元素(如Fe)代替昂贵的合金元素(如V)等,开发低成本钛合金,以扩大钛合金的应用。该方法可行性强,应用低价合金元素达到降低成本的目的。

  美国Timet开发的以Fe作为合金元素的低成本高强钛合金Ti-1.5Al-6.8Mo-4.5Fe和汽车用钛Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si,前者合金性能与Ti-1023相当,成本仅为Ti-6Al-4V的78%;后者性能优于Ti-6Al-4V,成本可降低15%~20%。

  2.添加返回残料制备技术

  在钛合金的生产过程中,由于熔炼、锻造、热轧、冷轧、管材挤压过程中会产生一定量的残料,通过将残料清洗干净,按牌号分类后,可以将块料、屑料以捆绑电极的方式用真空自耗电弧炉(VAR)、电子束冷床炉(EBCHM)、等离子冷床炉(PACHM)熔炼的方式再次返回应用,残料可回收率最大可达100%。

  钛残料的价格只有原料海绵钛价格的20%~30%,通过添加返回残料的方式,不但大大降低了部分牌号钛合金的生产成本,满足市场及客户的需求,也为残料的二次利用提供了有效途径。

  3.新型熔炼方式

  目前国际上生产大型优质钛合金坯料使用的方法包括应用新型的电子束冷床炉、等离子冷床炉熔炼技术,单次冷床炉熔炼直接轧制技术。

  新型熔炼方式可以部分替代真空自耗电弧炉熔炼,从工艺流程上实现了短流程制造技术,省去了传统真空自耗电弧炉熔炼的油压机压制电极、真空焊接等工序,同时还可以大量的回收残料。冷床炉熔炼技术的应用不仅提高了钛及钛合金铸锭的质量,而且降低了成本,特别是如果采用单一的冷床炉技术熔炼钛合金,直接熔铸出扁锭,加工成本可以节约10%~20%。