VAR熔炼TC2钛合金

由于Al、Mn元素在钛合金中的饱和蒸汽压远大于基体元素,因此,TC2钛合金在熔炼中主组元的挥发损失较大,尤其是Mn元素,不利于铸锭化学成分均匀性控制。本文基于活度系数计算模型和控制传质系数计算模型,从热力学角度分析了钛合金熔体中Al、Mn元素的挥发趋势,分析了TC2钛合金中各元素的分布特点,结合生产实际,通过合理控制原材料,选择合适的合金添加剂及熔炼参数等,采用真空自耗电弧炉惰性气体保护熔炼出直径为720mm的TC2钛合金铸锭,结果表明:所熔炼的铸锭径向、轴向化学成分均匀,生产的铸锭经后续加工,所得到的产品均满足标准要求,未出现宏观偏析。     

熔炼工艺对Ti-662合金化学成分均匀性的影响

以小颗粒海绵钛和不同种类中间合金为原料,对比分析合金元素添加方式和熔炼工艺参数对Ti-662合金铸锭化学成分均匀性的影响。结果表明：自耗电极中各元素的原始分布均匀性对铸锭化学成分均匀性有较大影响,采用多元中间合金的添加方式能够获得比纯金属及二元中间合金添加方式更均匀的化学成分;增加真空自耗电弧熔炼次数有利于铸锭头部和尾部合金元素的均匀分布;通过3次真空自耗电弧熔炼及充氩熔炼,采用纯金属Cu及二元中间合金添加方式能够生产出化学成分均匀性较好的Ti-662合金铸锭,能够满足工业化生产需求。     

基于微束X射线荧光光谱的B10铜镍合金成分定量统计分布分析

B10铜镍合金具有良好的耐流动海水腐蚀性能，主要应用于船舶海水管路系统。其主要合金元素为Cu和Ni,同时含有少量Fe、Mn等元素，这些元素的含量及其分布对合金的耐蚀性能具有重要影响。为了提升铜镍合金的性能，有必要对其中的合金元素进行定量分布表征。目前铜镍合金的元素分析主要采用化学法获得合金元素的平均含量，尚未见大尺寸范围内成分分布定量表征的研究报道。实验在前期研究工作的基础上，发展了铜镍合金的微束X射线荧光光谱原位统计分布分析技术，首次实现了对■310 mm大尺寸铜镍合金铸锭的跨尺度高通量原位分布表征，并研究了铜镍合金工艺全流程中元素分布的演变规律，以期为铜镍合金生产工艺的改进提供参考和数据支撑。经研究发现，大尺寸合金铸锭中Fe、Mn和Ni在铸锭心部以及r/4(r为铸锭的半径)处均呈现一定程度的环状偏析，铸锭边缘成分分布较为均匀，且从中心到边缘3种元素的统计偏析度明显降低；Mn元素在圆心处含量最低，边缘最高，Fe和Ni在铸锭圆心处含量最高，边缘含量最低。从二维分布图可以看出管坯的Ni和Fe元素的二维分布图有明显的带状偏析分布，而管材的3种元素分布都较为均匀。证明经过一系列挤压轧制退火工...     

Zr-4铸锭中C元素均匀性控制的研究

针对Zr-4铸锭中添加C元素后化学成分均匀性难以控制的技术难点,研究了合金元素添加方式和熔炼工艺参数对铸锭成分均匀性的影响。结果表明:以中间合金的形式加入C元素,采用常规Zr-4铸锭生产的熔炼工艺,即可将C元素在铸锭中的分布控制在理想状态。     

核级Zr-1Nb铸锭中Nb元素均匀性控制

针对Zr-1Nb铸锭中Nb元素含量范围窄（0．9％～1．1％）,对成分均匀性要求高,且易形成Nb高密度夹杂（HDI）等技术难题,研究了铌元素的添加方式以及真空自耗电弧熔炼工艺参数对Nb成分均匀性的影响。结果表明,以ZrNb中间合金为配料,采用合理的熔炼工艺,可获得无偏析、无HDI冶金缺陷、成分均匀性优良的合金铸锭。     

含锰钢RH真空过程锰的迁移行为

Ruhrstahl Heraeus（RH）精炼炉是重要的二次精炼装备,但在真空处理过程中会遇到钢液易挥发合金元素的损失量大的问题,且造成钢液真空喷溅的结瘤及对后续钢液的二次氧化。针对含锰钢RH真空处理过程锰的气化导致的元素损失及真空喷溅等问题,跟踪和研究了120 t RH不同真空处理模式下钢液中Mn元素的变化规律及迁移行为。分析了锰元素损失与其挥发和真空喷溅的关系,并在RH真空室内壁不同位置结瘤物的解剖实验中得到验证。研究表明,钢液中Mn元素在RH真空过程中存在着明显损失,真空前期损失量最大;RH真空室内壁结瘤物中锰氧化物的质量分数整体占比高达14%～70%;热力学计算结果显示:温度、钢中Mn的含量以及真空度对Mn的挥发行为均有着很大的影响,是真空过程锰迁移的关键影响因素。通过改进真空压降模式,采用步进式抽真空,元素锰的损失由原先的2×10?4降低至1×10?4,结果对现场生产具有很强的指导意义,通过改进真空压降模式可以有效的抑制钢液的喷溅和挥发,进而减少合金元素锰的损失。      

GH586合金铸锭均匀化处理的试验研究

GH586合金由于合金化程度高,特别是W、Mo、Ti等元素含量较高,铸锭成分偏析严重,组织不均匀,以致合金的变形抗力大,热加工塑性差,锻造成形困难.对GH586合金铸锭均匀化处理前后的微区成分、晶间组织、热塑性进行了综合研究和分析,结果表明该合金铸锭经1200℃高温长时间均匀化处理后显著降低合金元素的枝晶偏析程度,同时随着均匀化时间的延长,晶间碳化物逐渐细化、球化、趋向于均匀弥散分布,从而大幅度提高了合金铸锭的热加工塑性.     

基于MeltFlow-VAR的TC2钛合金铸锭熔炼工艺研究

TC2钛合金真空自耗熔炼(VAR)过程中,由于Mn元素的偏析,导致铸锭中化学元素分布不均匀,以致于加工材在进行“空烧”低倍检验时,存在明显的亮斑、亮条等组织缺陷,影响产品后期加工性能。本文依托MeItFlow-VAR仿真模拟软件对Φ720mm规格TC2钛合金成品铸锭真空自耗熔炼过程中的熔炼电流、稳弧电流交变时间等熔炼工艺参数进行模拟,通过对模拟结果的分析,制定出相对合理的熔炼工艺参数,并根据制定的熔炼工艺参数,进行Φ720mm规格TC2钛合金成品铸锭真空自耗熔炼试验。结果表明,适当减小熔炼电流以降低熔速、延长稳弧电流交变时间,可使TC2钛合金铸锭中Al、Mn元素分布均匀,有效改善Mn元素偏析现象。通过对后续加工材的追踪验证,本次试验所生产的TC2钛合金铸锭在锻造成加工材进行“空烧”后进行横纵向低倍检验,均未发现亮斑、亮条等组织缺陷。     

钛合金棒材热稳定性的分析

众所周知,材料的性能由组织决定,组织由成分决定,成分是否均匀关键在于熔炼.目前,钛合金铸锭的主要生产方法是采用真空自耗电弧二次熔炼,尽管如此,铸锭中还不可避免地存在一些偏析,如间隙元素偏析、合金元素偏析等.铸锭一旦发生偏析,则偏析区的组织与正常区的组织显然不同,当偏析区中的α稳定元素A1或间隙元素     

钛合金VAR熔炼过程中Al元素烧损差异分析

掌握钛合金熔炼过程中Al元素的烧损差异,有助于控制合金中Al元素含量。通过对TC4、TC18、TC19钛合金铸锭真空自耗电弧(VAR)熔炼过程分析,并根据熔炼过程中热力学及动力学原理推算,分析得出合金组元及含量会影响钛合金液相中Al元素的活度,从而影响Al(l)=Al(g)反应的进行,最终导致Al元素的烧损差异。通过对钛合金铸锭充氩熔炼与真空熔炼过程的分析,得出气相分压不同是造成不同熔炼环境中Al元素烧损差异的首要原因,并根据熔炼过程中热力学及动力学原理进行了验证。     

加料方式对锆合金铸锭成分均匀性的影响

分别以合金包方式与人工混料方式加入合金元素,经三次真空自耗熔炼制出了两个Zirlo锆合金铸锭.通过对熔炼的一次、二次和三次铸锭的化学成分进行对比,分析了加料方式对铸锭成分均匀性的影响.结果表明,与合金包加料方式相比,采用人工混料的加料方式能明显提高锆合金铸锭成分的均匀性.     

帘线钢72A连铸坯的原位统计分布分析

为了更好地了解铸坯中元素偏析、疏松和夹杂物分布规律,采用金属原位分析仪对帘线钢72A连铸坯进行了原位成分统计分布分析,并探讨了铸坯中C、Si、Mn、P、S和Al元素分布规律,发现C、Si、Mn和P元素在铸坯中心都存在明显的偏析,且中心区域的偏析程度比边部严重。Mn元素含量的分布规律与C元素相似,在铸坯边部附近,C、Mn元素有明显的负偏析带,在铸坯中心区域元素出现了明显的正偏析带,整体上,Mn元素成分分布比C元素更均匀;比较这几种元素的成分分布,发现Si元素成分分布较均匀,而P元素成分分布较不均匀。帘线钢中Al、S元素基本上都以夹杂物的形式存在,两种元素分布规律极其相似,且中心夹杂物的含量明显比边部多。由于铸坯中心存在明显的缩孔,导致铸坯表观致密度下降,表观致密度为0.869 0。     

化学成分对3104合金铸锭组织和性能的影响

通过对3104合金均匀化铸锭的性能测试,分析了3104合金主要元素Mn、Mg和Fe／Si以及合金第二相体积分数对组织和性能的影响,在此基础上探讨了罐用铝材各合金元素之间的交互作用。     

中高锰钢在真空精炼过程中的气化行为

为了解释中高锰钢真空精炼过程中Mn的非氧化损失行为,进行了工业实验和热力学计算。研究结果表明,在真空条件下钢液中Mn会因气化而大量挥发损失。温度、钢中Mn含量以及精炼真空度对Mn的气化挥发行为有着很大的影响。随着温度的升高和钢液中Mn含量的增加,Mn在气相中的饱和蒸气压增加,Mn的气化挥发变得更加容易。同等条件下,真空度越低,钢液中的Mn越容易气化。在VD和RH真空精炼条件下,Mn在钢液中的传质不应是决定Mn气化挥发速率的限制性环节。     

GH586合金铸锭均匀化处理的试验研究

GH586合金是我国为满足航天工业发展而自行研制的一种新型镍基变形高温合金。该合金由于合金化程度高，特别是W、Mo、Ti等元素含量较高，铸锭成分偏析严重，组织不均匀，以致合金变形抗力大，热加工塑性差，锻造成型困难。本文对GH586合金铸锭均匀化处理前后的微区成分、晶间组织、热塑性进行了综合研究和分析，结果表明：该合金铸锭经1200℃高温长时间均匀化处理后显著降低合金元素的枝晶偏析程度，同时随着均匀化时间的延长，晶间碳化物逐渐细化、球化、趋向于均匀弥散分布，从而大幅度提高了合金铸锭的热加工塑性。     

影响TC18钛合金铸锭成分均匀性的因素

TC18钛合金铸锭是通过真空自耗冶炼方法获得的。由于该合金需要添加的元素较多,加上还有Fe和Cr易偏析元素,因此成分均匀性很难控制。主要从原材料的验收控制、布料及压制电极方法改进以及冶炼工艺的调整、设备精度的确保等方面来解决TC18钛合金的成分偏析问题。通过本次工艺改进,电极制备的均匀性得到了很好的控制,熔炼熔池深度也得到了控制,最终确保了铸锭的成分均匀性,取得了很好的效果。     

铝铜合金中行波磁场频率的作用规律研究

以铝铜合金作为实验材料,开展了行波磁场频率对铸锭组织及成分的作用规律研究。结果表明:当磁场的频率为20 Hz时,铸锭除了边部和底部有极少量的细小枝晶组织外,其余的均为均匀细小的等轴晶组织。铸锭的微观晶粒组织基本上为细小均匀的不规则球形组织。同时,20 Hz的行波磁场有效地抑制铸锭集中缩孔现象的产生,改善了铸锭的铸造质量。研究证实,行波磁场频率越高,合金元素在铸锭轴向上的分布越不均匀。     

Gr29铸锭熔炼钌元素均匀性控制研究

本文通过选择合适中间合金,并控制最佳熔炼工艺,以真空自耗电弧三次熔炼制备了名义成分为Ti-6Al-4VELI-0.10Ru(质量分数)的含钌钛合金Gr29铸锭。结果表明:该工艺能够准确得到预期的化学成分,其主元素Al、V在铸锭横截面的径向上分布均匀,微量的高熔点Ru元素在铸锭纵截面中心轴线上的质量分数与目标成分偏差为±0.01%,并且均匀分布于铸锭上中下位置,显示出优良的冶金质量。     

真空自耗电弧熔炼制备大尺寸TiAl基合金铸锭

通过选择合适中间合金,并控制最佳熔炼工艺,以真空自耗电弧两次熔炼制备了名义成分为Ti-32.3Al-4.7Nb-2.6Cr-0.9(W,Mo)(质量分数)的TiAl合金铸锭。该TiAl合金铸锭尺寸为160 mm×380 mm,其组分中高熔点元素Nb,W,Mo等在铸锭横截面的径向上分布均匀,O,N,H等气体间隙元素含量较低,Al元素在铸锭纵截面中心轴线上的质量分数与目标成分偏差为±0.8%,显示出优良的冶金质量。金相分析结果显示,该TiAl合金铸锭的组织为近片层组织,铸锭边缘晶粒尺寸要显著小于其中间及心部的晶粒尺寸。     

大规格纯钛铸锭脱氧现象及对策

利用真空自耗电弧炉进行了大规格纯钛铸锭的工业生产,研究并分析Ф1040 mm大规格高氧含量纯钛铸锭的底部脱氧现象和氧元素均匀性的问题。纯钛铸锭底部脱氧的原因是海绵钛中的Mg与添加剂TiO₂在一次铸锭熔炼时反应引起的。采用真空自耗电弧炉对梯度加氧自耗电极进行两次熔炼,结果表明:通过梯度加氧的方式可以有效解决纯钛铸锭脱氧的问题,并显著改善纯钛铸锭氧元素成分均匀性,使生产出的Ф1040 mm高氧含量纯钛铸锭头部、尾部氧含量的偏差控制在0.011%范围内。