乌克兰国立钛研究设计院的钛生产设备及工艺

1　钛渣生产设备和工艺使用电弧矿热炉还原熔炼钛铁矿精矿。熔炼产品为钛渣及含有多种元素、碳含量在2 5 %以下的低合金化金属。生产过程中不产生废料。采用该工艺可获得以硫酸法生产颜料二氧化钛需要的钛渣 (TiO2 含量不小于 76% )和以氯化法生产四氯化钛用的高钛渣 (TiO2含量为 88%～ 92 % ) ;可使钛铁矿中的主要元素———铁转化为低合金化商品金属 ,以用作黑色冶金的中间合金 ,或作为生产优质铸铁及钢材的原料 ;能处理钛渣氯化废料以及可再生的非标准钛金属废料。这种矿热炉设计技术方案新颖 :炉子内径与熔池深度比例合理 ;炉顶结构…     

钛生产中含钛废渣的电炉熔炼回收利用研究与实践

对钛生产过程中产生的电炉烟尘、钛铁渣、过细高钛渣、氯化炉渣、收尘残渣等各种含钛废渣进行分析研究,提出了返回钛渣电炉熔炼是回收处理的有效途径。实践证明,该方案工艺简单、投资省、效果好。     

由钛屑废料和含硼矿物制取硼化钛粉末

钛及其合金切屑的表面面积很大,在表面层里含有大量的外来元素。氧、碳和氮杂质使钛屑重熔后得不到合乎质量要求的钛或考钛合金,在这种情况上,熔炼处理是无效     

低频冶炼技术在6300kVA半密闭式钛渣电炉上的应用

介绍了钛渣冶炼生产的特性及技术现状,针对工频及直流冶炼存在的缺点,引入低频冶炼技术的原理,并在6300kVA半密闭式钛渣电炉上应用。实践证明,低频冶炼技术特别适应于钛渣生产过程的冶炼特性,是钛冶炼行业的一项重大技术创新。     

密闭电炉冶炼钛渣试验研究

对３２００ｋＶＡ密羲电炉冶炼钛渣进行了工业性探索试验，在试验中炉况平稳，钛渣流动性好，初步解决了敞开炉冶炼钛渣中存在的问题，主要技术经济指标比国内现有方法生产钛渣的指标都好。     

钛铸锭现代熔炼技术

钛及其合金铸锭熔炼技术，从钛工业生产初期的非自耗真空电弧炉熔炼（NC）法发展到现在，已经形成了用真空自耗电弧炉熔炼（VAR）法生产钛及其合金铸锭的标准熔炼工艺．近年来航空、航天工业及其它领域对钛材质量要求的提高，推动了电子束、等离子冷炉床熔炼等新技术的发展，并形成了工业规模，为大大改善和提高钛及其合金铸锭的冶金质量提供了良好的条件．1钛及其合金铸锭的熔炼方法钛是活性金属，在高温下极易与氧、氮等气体反应，也几乎与所有的对蜗材料起反应．被污染的钛将失去原有的良好工艺性能．因此熔炼不能在大气中进行，必须在…     

如何发展我国的富钛料生产

生产海绵钛和钛白的主要原料是钛精矿和天然金红石。钛精矿再加工成被称之为富钛料的高钛渣或人造金红石。海绵钛和氯化法钛白主要以高钛渣、人造金红石和天然金红石为原料；硫酸法钛白主要以酸溶性钛渣或钛精矿为原料。80年代以前，有60%以上的钛精矿用于硫酸法钛白生产，40%左右的钛精矿加工成高钛渣和人造金红石用于海绵钛和钛白的生产。由于环保和运输等原因，目前世界各国直接用钛精矿生产钛白的厂家越来越少，绝大部分的钛精矿都加工成高钛渣和人造金红石供给钛白和海绵钛生产。换言之，当前海绵钛和钛白生产所用原料的发展趋势是用钛…     

从国内外钛渣生产状况看我国钛渣冶炼的发展方向

世界上钛渣主要生产厂家为加拿大ＱＩＴ公司、前苏联等国。其特点为电炉容量大，工艺先进，指标好。提出应研制矩型密闭炉。本文在分析研究了国内外钛渣冶炼状况的基础上，提出了迅速改变我国钛渣冶炼落后面貌的具体建议。     

碘化钛的电子束熔炼提纯效果分析

通过对碘化钛电子束熔炼提纯效果分析，提出合理、经济的高纯钛制取工艺路线。     

钛冷炉床熔炼技术的最新进展

钛冷炉床熔炼技术作为生产高质量钛锭的方法，与传统的真空自耗电弧熔炼相比，具有许多优点，如可以有效地去除低密度夹杂（LDI）和高密度夹杂（HD），提高铸锭的冶金质量，提高残钛利用率，降低生产成本，并且还可生产国、扁、空心等各种锭型的传锭．近年来，国外将冷炉床熔炼技术视为进一步提高金属纯度，预防飞机发动机用钛合金压气机盘因夹杂缺陷引起的灾难性事故的重要手段．美国一些发动机生产厂已制订了新的材料标准，要求采用电子束或等离子炉床熔炼的材料[1]．最近，美国、日本的生产商也纷纷建造冷炉床炉．本文重点给出了电子束…     

激光熔化沉积钛合金及其复合材料的研究进展

综述了近年国内外激光熔化沉积航空用钛合金及其复合材料的研究进展,并就目前研究中存在的问题和不足以及今后发展的方向提出了一些看法.     

加钛方式与钛含量对A356合金组织和性能的影响

研究了不同钛含量的电解A356合金的组织和力学性能,并与相应钛含量的熔配加钛A356合金进行了比较.结果表明:随着钛含量的增加,二者的晶粒和一次枝晶都明显细化,硅颗粒尺寸、纵横比均有所降低,硅颗粒圆形度有所增加,意味着硅颗粒形状得到改善.但当钛含量大于0.1%时,这种影响变弱.钛含量和加钛方式对合金的屈服强度和抗拉强度影响不大且二者相当,但塑性随着钛含量的增加而增加,当钛含量达到0.1%时,两种合金均具有最佳的塑性和质量系数.对具有相同钛含量的合金,电解加钛A356合金的晶粒和Si颗粒的尺寸小于相应钛含量熔配加钛A356合金,硅颗粒圆形度也优于相应熔配加钛A356合金,电解A356合金的塑性、质量系数均优于相应钛含量的熔配加钛A356合金,但加钛方式对硅颗粒纵横比影响不系统.     

激光选区熔化钛合金超声辅助铣削性能研究

目的 针对激光选区熔化钛合金开展超声振动辅助铣削性能和作用机理研究,提高增材制造钛合金表面加工质量、加工精度及加工效率,推动增材制造钛合金构件在高端装备业领域的广泛应用。方法 在传统铣削和超声振动辅助铣削下,采用聚晶金刚石刀具开展激光选区熔化钛合金铣削试验研究,分析不同条件下的表面硬度、切削力、表面形貌、表面粗糙度和切屑黏结的差异性。结果 激光选区熔化钛合金硬度单次测量及其平均值均高于传统钛合金。常规干铣削激光选区熔化钛合金时,切削力随着转速的增大而呈现下降趋势,随着进给速度和切削深度的增加表现出逐渐增大的趋势。在传统铣削下,传统钛合金表面形貌存在明显的刀具划痕,而超声振动铣削时,激光选区熔化钛合金表面形貌总体表现出更加的光滑和平整。激光选区熔化钛合金在常规铣削和超声辅助铣削过程中,刀具前后刀面都出现了严重的钛合金切屑黏结现象。结论 激光选区熔化钛合金常规干铣削时,增大转速或降低进给速度和切削深度能够降低切削力。在相同切削参数下,激光选区熔化钛合金超声铣削质量优于传统钛合金常规铣削表面质量。激光选区熔化钛合金表面质量改善的作用机理主要归因于激光选区熔化钛合金的金相组织特性及超声振动时断续切削特性的综合效应。相对于传统铣削方式,超声振动辅助铣削对改善激光选区熔化钛合金加工过程中的刀具抗黏结性效果有限。     

TA15钛合金激光表面重熔快速凝固晶粒异常粗化

研究了热轧退火近aTA15钛合金激光表面重熔快速凝固组织及激光扫描速度对快速凝固组织的影响.结果发现:无论激光扫描速度如何加快,采用激光表面重熔快速凝固技术都不能细化TA15钛合金重熔区晶粒组织,TA15钛合金激光表面重熔区快速凝固β晶粒组织"异常"粗化,重熔区中β晶粒尺度分别是原始基材中a晶粒的10～20倍和β晶粒的32～62倍.分析表明,TA15钛合金激光表面重熔熔池的快速凝固是一个以熔池底部热影响区项部与熔体接触的未熔母材β晶粒为衬底的直接外延生长(无形核)过程,因此热影响区顶部与熔体接触的未熔母材β晶粒大小决定了重熔区快速凝固β晶粒的大小.激光加热表面重熔熔池形成过程中,熔池底部与熔体接触的未熔母材β晶粒在短时超高温作用下发生了严重长大,是导致钛合金激光表面重熔区β晶粒组织"异常"粗化的直接原因.     

TC4合金的电子束冷床熔炼热平衡计算

通过对TC4合金电子束冷床熔炼过程热平衡的计算和实验验证,为制定合理的熔炼工艺提供了理论依据。结果表明,对于100kg/h的熔炼速度,维持冷床液态熔池表面125℃过热和结晶坩埚内100℃过热的条件下,熔炼原料的功率为70kW,维持冷床内液态熔池的功率为122kW,维持结晶坩埚良好凝固温度的功率为62kW。在此功率熔炼时冷床内液态熔池表面温度和计算吻合。     

世界钛及钛合金产业现状及发展趋势

总结和阐述了近年来世界各国钛及钛合金的发展现状和未来发展趋势。重点描述了近年来钛及钛合金最新制备及加工技术的发展和应用, 主要包括钛及钛合金的冶炼提取、熔炼铸造、最新加工方法、热处理规范以及在航空航天、舰船、化工、生物及医用材料、汽车、体育等领域的发展和应用。通过对钛及钛合金近年来发展现状的了解, 结合钛研制开发过程中出现的一些问题, 简要分析了钛及钛合金的几个主要的发展方向及趋势。     

3D打印钛合金薄壁构件的研究进展

钛合金薄壁构件具有质量轻、结构紧凑等优势,然而因其轴向尺寸大、壁厚薄和形状复杂等几何特征,传统成形技术在成形薄壁构件时流程长、工艺复杂,严重限制了钛合金薄壁构件的应用。金属粉床3D打印技术可快速成形复杂异形零部件。为此,对电子束选区熔化技术(SEBM)和激光选区熔化技术(SLM)的成形能力和成形钛合金薄壁构件的微观组织、力学性能和表面粗糙度进行综述,并分析3D打印高性能精密复杂整体钛合金薄壁构件的发展趋势,为轻量化钛合金薄壁构件在高端装备上的应用提供参考。     

原位钛合金化A356合金的组织与性能研究

研究了不同含钛量(分别为0.07%Ti、0.13%Ti、0.19%Ti)的原位钛合金化A356合金的微观组织和力学性能,并与相应含钛量熔配加钛A356合金进行了对比,发现原位钛合金化A356合金的二次枝晶臂间距小于熔配加钛合金,随着钛含量增加二次枝晶臂减小且趋势相同.较低钛含量原位钛合金化合金综合力学性能优于熔配加钛合金,但钛含量较高时两种合金的性能差别变小,甚至低于熔配加钛合金,原因在于较高钛含量的原位钛合金化合金中较高的铁含量严重降低了合金的塑性.     

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。