熔炼方式对TC17钛合金铸锭化学成分及棒材组织均匀性的影响研究

对比分析一次电子束冷床炉熔炼(EBCHM)加一次真空自耗电弧炉熔炼(VAR)和三次真空自耗电弧炉熔炼生产的φ820 mm TC17钛合金铸锭的化学成分均匀性,以及由这两种铸锭经相同工艺锻造得到的棒材的组织均匀性。结果表明,通过原材料控制和工艺参数设计,两种熔炼方式均可生产出化学成分均匀、杂质含量可控的大规格TC17钛合金铸锭,且EBCHM+VAR工艺在残钛回收方面具有优势;两种工艺得到的铸锭,经相同的锻造工艺可获得组织均匀的棒材,为航空转动件提供材料支撑。     

VAR熔炼补缩工艺对TC11钛合金铸锭质量的影响

将真空自耗电弧熔炼（VAR）补缩过程分为起始期、降温期和烘烤期,并结合各阶段特点研究了补缩工艺对TC11钛合金铸锭冒口深度、头部化学成分及平均晶粒尺寸的影响。结果表明：熔炼电流增大,铸锭冒口深度、头部成分偏差及平均晶粒尺寸均增大;随着降温持续时间的延长,冒口深度减小,且二者存在一定的线性关系;随着烘烤持续时间的延长,冒口深度减小,但会导致头部成分偏差及平均晶粒尺寸增大。VAR熔炼补缩前采用较小熔炼电流,延长降温期时间,控制烘烤持续时间,可获得冒口深度小、成分均匀、晶粒尺寸较佳的TC11钛合金铸锭。     

基于Mile算法的大型TC4钛合金扁锭连铸模拟分析

电子束冷床炉熔炼是生产钛及钛合金铸锭的主要方法,利用该方法能够生产出高低密度夹杂少、组织成分均匀的高品质钛合金铸锭,而工艺参数是决定铸锭质量的主要因素。本研究利用铸造模拟专用软件PROCAST对电子束冷床炉熔炼大型TC4钛合金扁锭的连铸凝固过程进行数值模拟,研究了不同工艺条件下铸锭的温度场分布特征、初生枝晶半径、二次枝晶臂间距等,最终确定出本模拟工艺条件下,电子束冷床炉熔炼TC4钛合金扁锭的最佳工艺参数为熔炼速度250 kg/h,铸造速度20 mm/min,浇注温度1 700℃。     

一种空间用β钛合金低成本制备工艺的研究

采用一种新的合金化元素添加工艺,经过3次真空电弧炉熔炼制备了TB3钛合金铸锭。经X光探伤、纵剖面不同位置取样化学元素分析,布氏硬度测试,能谱分析及对合金棒材显微组织、拉伸断口、机械性能的观测表明,采用本研究的工艺制备TB3合金,不仅可以得到无钼元素偏析、夹杂的匀质铸锭,而且通过批量生产,证实了本制备工艺切实可行,并节约了生产成本。     

VAR熔炼制备超大规格TC4 ELI钛合金铸锭研究

舰船和海洋领域对钛合金材料的需求呈大型化发展趋势,铸锭作为锻件和板材的母材,其大型化也势在必行。为满足大型铸锭的工业化生产,采用有限元分析法对真空自耗电弧熔炼（VAR）超大规格TC4ELI钛合金一次锭和成品锭的熔炼过程进行了数值模拟研究。结果表明,一次锭熔炼过程中稳弧电流和稳弧周期直接影响熔池中夹杂物的运动轨迹;对于TC4 ELI钛合金一次锭熔炼,较为合适的稳弧参数为稳弧电流30 A,稳弧周期40 s;成品锭熔炼时,降低熔炼电流,增大稳弧电流和稳弧周期,即加强VAR熔炼过程中的搅拌有助于提高铸锭成分均匀性和表面质量。根据数值模拟结果进行了12.8 t级超大规格TC4 ELI钛合金铸锭的工业化生产,所得铸锭表面质量良好,成分均匀。     

高钼含量钛合金的铸造工艺研究

以高钼含量钛合金为研究对象,采用直接加纯钼粉的真空自耗电弧熔炼工艺获得了成形铸锭。通过对钛合金铸锭的不同样本进行化学成分剖析、金相组织观察以及X射线检测。结果表明,其组织均匀、结构致密、不存在金属颗粒夹杂和偏析问题,成形铸锭符合质量要求。     

熔炼方式对Ti6242S钛合金棒材组织性能的影响

利用1350 kW型国产化的电子束冷床熔炼(EB)炉及真空自耗熔炼炉制备Ti6242S钛合金铸锭,并对制备的Ф200 mm棒材的微观组织及力学性能进行了对比分析。经EB一次熔炼铸锭的凝固组织均匀、细小,EB熔炼的特性造就了最终棒材力学性能的稳定性。(EB+VAR)棒材的微观组织及力学性能均优于EB棒材,这与VAR重熔的成分均匀化有直接的关系。应用EB炉制备工业化Ti6242S钛合金铸锭的工艺,完全能够满足航空发动机关键零部件的使用要求。     

钛合金真空自耗电弧熔炼技术发展

目前,生产钛及钛合金铸锭的基本方法仍为真空自耗电弧熔炼方法。讨论了真空自耗电弧熔炼钛合金的常见铸锭缺陷和预防措施。回顾了近代真空自耗电弧熔炼（VAR）技术的发展。较详细地介绍了为获得更高质量的铸锭,当前对VAR熔炼过程控制技术所作的努力及取得的进展。指出了未来真空自耗电弧熔炼控制技术的发展方向。     

Ti60合金VAR熔炼过程熔体流动与宏观偏析的数值模拟研究

真空自耗电弧熔炼 (Vacuum arc Remelting,VAR) 是生产钛合金铸锭最常用的方式之一,但由于其熔炼过程温度高且不透明,通过实验研究其熔炼过程中流体流动行为和宏观偏析存在困难。基于此,本工作以Ti60高温钛合金为例,通过数值模拟方法对VAR熔炼过程展开研究,同时探讨了熔炼电流和磁场搅拌强度对流体流动行为和宏观偏析的影响。结果表明,VAR熔炼钛合金时,熔池形状由“扁平状”逐渐向“V形”转变;凝固结束后铸锭锭底和边部Zr元素含量低,中心和冒口含量高。熔炼电流产生的洛伦兹力使熔体沿逆时针流动,且熔炼电流越大,熔体流动更剧烈;同时也导致铸锭中心和冒口处出现更为严重的宏观偏析。搅拌磁场产生的洛伦兹力作用于整个熔池,不仅促进了熔池上部熔体的流动,也有利于熔池下部熔体的流动;当无搅拌磁场和搅拌磁场较大时,都会导致Zr元素在铸锭中产生较为严重的宏观偏析。为有效控制VAR熔炼钛合金时宏观偏析缺陷的产生,应采取小熔炼电流和合适的搅拌强度。     

TA10钛合金熔炼工艺的改进及性能分析

TA10钛合金铸锭传统的制备方法是合金元素镍以纯镍片形式添加,经二次VAR熔炼获得铸锭。再经锻造、轧制制成板材后,发现表面有微裂纹存在。经无损探伤检测和能谱微区成分分析,确定为镍富集的冶金缺陷。为此对熔炼工艺进行了改进,Mo、Ni合金元素以Ti-Mo-Ni中间合金碎屑添加,经二次VAR熔炼制备铸锭。再经锻造、轧制制成板材后,宏观和无损探伤检验未发现有微裂纹;化学成分分析和性能检测表明,铸锭侧面Mo、Ni合金元素波动范围≤0．017％,头、尾横截面波动范围≤0．07％,分布均匀,力学性能满足要求。     

真空自耗电弧熔炼TC4铸锭的凝固组织和缩松缩孔的模拟

建立三维轴对称有限元模型,采用移动边界法模拟了真空自耗电弧熔炼( VAR)TC4合金铸锭凝固过程的温度场分布,并基于元胞自动机和有限元耦合法(CAFE法)计算了VAR过程中TC4铸锭的凝固组织、缩松和缩孔的形成.结果表明,模拟结果与试验观察在晶粒结构、柱状晶生长方向,柱状晶-等轴晶转变及缩松和缩孔等方面相符合.     

12吨级Ti80合金铸锭的成分均匀性及其偏析规律研究

随着海洋装备的大型化发展及其各项性能的提升，对高均匀超大规格钛合金铸锭的研发有了更加迫切的需求。本文利用MeltFlow模拟获得优化的熔炼工艺，制备出国内第一个12吨级Ti80合金铸锭，并完成2炉稳定性验证。成分检测结果表明，铸锭头、中、尾3点成分极差小于1000ppm，冒口17点成分极差小于3000ppm，成分均匀性与现行5吨级铸锭基本相当。分析冒口径向成分分布规律发现，Al、Nb和Mo元素呈现边部高、心部低，从边部到心部逐渐降低的趋势，而Zr元素的分布规律则与之相反。利用EDS对不同部位晶内和晶界的微区成分分析发现，Nb、Mo元素呈现晶内高、晶界低，而Al、Zr元素呈现晶内低、晶界高的分布规律。其中，Nb、Mo、Zr元素的宏、微观偏析规律基本一致，即随着凝固的进行，固相中Mo、Nb含量逐渐降低，Zr含量逐渐升高。然而，Al元素的宏、微观偏析规律正好相反，分析认为主要是由于Al元素的饱和蒸气压较高，与其他合金元素相比更容易挥发，在长时间、高真空熔炼和溶质再分配的共同作用下，铸锭中的宏、微观偏析规律出现不一致的现象。     

Microstructure and properties of hydrogenated TB8 alloy

Thermohydrogen processing can enhance workability, decrease flow stress and deforming temperature of titanium alloys. In this study, thermohydrogen processing was carried out for metastable b-type TB8 alloy. The microstructures of hydrogenated TB8 alloy were investigated based on scanning electron microscopy(SEM), transmission electronic microscopy(TEM) as well as X-ray diffraction(XRD) analysis. The results reveal that d hydride phase forms in the hydrogenated TB8 alloy, but the amount of b phase increases with hydrogen content increasing. Single b phase appears when the hydrogen content reaches 0.7 wt%. The alloying elements redistribute in the hydrogenated TB8 alloy, and hydrogen leads to the reduction of the alloying elements in b phase. The room-temperature compression tests were performed on a MTS809 machine. It is found that the room-temperature yield strength of hydrogenated TB8 alloy decreases. And minimum yield strength is obtained at a hydrogen content of 0.5 wt%. The ductility does not decrease within 0.7 wt%hydrogen content. These results provide theoretical basis for improving the formability and promoting the applications of TB8 alloy.     

新型高Zn超高强铝合金扁锭铸造工艺研究

采用仿真模拟和试验相结合的方法,研究了一种Zn含量高于AA7055合金的新型超高强铝合金的半连续铸造工艺。结果表明,在满足综合性能要求的前提下,适当降低Zn、Cu含量,提高Mg含量,降低Fe、Si、Mn等杂质元素的含量,有利于铸造成形。工艺研究表明,新型铝合金固-液相区温度范围较宽(170℃),铸造时极易开裂,通过施加挡水板进行模拟及试验研究,成功铸造出180mm×360mm规格无裂纹铸锭。     

无包套近等温锻造TiAl合金的显微组织和拉伸性能(英文)

以真空自耗电弧熔炼技术熔炼名义成分为Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.4(W,Mo)(摩尔百分数)的TiAl合金铸锭,并以该熔炼铸锭进行无包套的近等温锻造实验,研究该TiAl合金铸锭的高温可锻性、显微组织及拉伸性能。结果表明:在无包套的近等温锻造工艺中,该熔炼铸锭显示出较好的高温可锻性,经涂覆玻璃粉浆保护,铸锭在经过60%锻造变形后其锻饼表面无明显裂纹。TiAl合金的铸造组织由细小、均匀的层片状晶团(α2+γ)和少量存在于片层团界的等轴γ晶粒构成;经近等温锻造后,锻饼组织则主要由平均晶粒尺寸为20μm的等轴γ晶粒和一些破碎的片层组织构成,在一些难变形区域,依然存在弯曲变形的片层组织。室温拉伸性能检测表明,由于晶粒细化效应,锻饼的平均抗拉强度由铸锭的433MPa提高到573MPa。     

A Comparison of Chemistry and Inclusion Distribution and Morphology Versus Melting Method of NiTi Alloys

NiTi alloys are produced by three melting methods. The first method requires compaction of nickel and titanium raw material into sections that can be joined together for melting in a Vacuum Arc Remelt unit (VAR). This ingot is melted two or more times in a VAR. The second method utilizes a Vacuum Induction Melting (VIM) unit to alloy the nickel and titanium, with the use of a graphite crucible. The resulting ingot is prepared and remelted in a VAR. The third method begins with primary melting in a vacuum Induction Skull Melter (ISM). The ISM produces ingots that are assembled into an electrode for VAR melting. For each of the melting methods, the final product depends on the quality and handling of the raw materials, the control of the process at each unit, and the preparation of the intermediate ingots for further processing. The melting method influences the final chemistry as well as the type and number of inclusions present in the final product. This study compares the chemistry and microcleanliness of product manufactured by each method to determine the appropriate melting technique that produces NiTi with the lowest residual elements, such as carbon, as well as the lowest size, and number of inclusions.     

热处理对TB6合金铸锭偏析的影响

对热处理之后进行水冷与空冷的TB6合金铸锭进行了成分分析,对两种热处理所得结果进行分析,发现无论铸态还是空冷与水冷之后的试样,晶界偏析总比晶内严重,而且晶界处的成分分布很不均匀;Fe元素的偏析要比Al元素与V元素的偏析严重;空冷与水冷后的试样,各个元素分布较原始态的更加均匀,各测试点之间的差距减小;水冷之后的试样成分分布更理想,比空冷的效果好,水冷可以显著改善TB6合金铸锭偏析现象.