钛合金VAR铸锭中的偏析

钛合金铸锭通常都是将海绵钛与合金添加料配合,压制电极块,焊接一次电极,然后二次真空电弧熔炼(简称VAR)而成.该工艺方法本身就存在来自合金元素添加方法引起的偏析和凝固偏析两大弊病.前者一是由于合金元素在电极块中分布不均匀,熔炼中来不及消除就凝固了;二是合金元素中有高熔点和高密度元素,在两次VAR中不能完全熔化和混合均匀.后者是由于电磁力、浮力和重力等因素引起的合金元素集聚而产生的宏观偏析与微观偏析.     

真空自耗电弧炉熔炼技术和铸锭质量问题

综述了当今真空自耗电弧炉装备和先进的钛熔炼工艺技术特点,讨论了钛铸锭存在的质量问题以及产生的原因和解决办法。     

VAR法熔炼Ti-3Al-2.5V的工艺研究

本文讨论了Ti-3Al-2.5V合金铸锭的研制过程、主要熔炼工艺参数的选择依据及铸锭成份的均匀性、杂质元素(N,O)的控制要点,探讨了研制工艺条件对铸锭组织结构的影响。     

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。     

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。     

纯钛VAR熔池形貌和凝固组织模拟及其工业验证

运用ANSYS和μMat Ic软件分析了980 mm纯钛锭VAR过程中熔池形貌以及凝固组织的变化规律。模拟计算结果表明:起弧阶段的熔池很小,呈浅U型;随后熔池形貌由U型逐渐变为V型;当坩埚内热量输入与输出达到平衡时,熔炼进入稳定阶段,熔池深度和宽度不再变化;补缩过程中,熔池不断缩小直至消失。凝固组织的变化规律为:与坩埚壁接触的钛液快速冷却形成细晶组织;随着熔炼的进行,以枝晶形状生长的部分细晶粒最终形成具有一定择优取向的柱状晶;铸锭中心区域和液固临界区域,晶粒直接在金属液内形核并长大,形成的等轴晶粒阻碍了柱状晶的生长,发生柱状晶-等轴转变。通过解剖工业铸锭验证,熔池形貌和凝固组织与数值模型的计算结果相吻合。     

真空自耗电弧炉熔炼钛铸锭的质量控制

目前,我国生产钛及钛合金铸锭的基本方法仍为真空自耗电弧炉熔炼法,该方法可满足一般工业的要求,是一种成熟的工业熔炼方法(如下图)。评价钛及钛合金铸锭冶金质量的好坏,主要有以下几点:①化学成分均匀,各合金元素含量不仅达到标准要求,而且要稳定地控制在一个最佳的含量水平。     

浅谈核级海绵锆中氯化物对锆合金铸锭的影响

叙述了核级海绵锆的生产工艺和氯化物对锆合金铸锭的影响。针对在锆合金铸锭生产过程中氯化物对自耗电极焊接及熔炼铸锭的的影响,提出了一系列控制和预防措施,以提高锆合金铸锭生产的安全性和产品质量。     

熔炼工艺对TC10铸锭中Cu含量的影响

在真空自耗熔炼TC10铸锭时,Cu的化学成分均匀性很难控制,易产生偏析缺陷,影响铸锭的冶金质量和材料性能。针对真空自耗熔炼过程中Cu元素易偏析,不易控制的技术难点,研究了经二次VAR熔炼的Ф480mm及Ф560mm锭型中Cu的横向及纵向成分分布,对Cu元素的偏析规律及熔炼工艺对其分布的影响进行了进一步的探索。结果表明,选用不同的原料、锭型及熔炼电流,对Cu含量在铸锭横向、纵向分布均匀性有影响。     

大规格TA10钛合金铸锭生产工艺研究

为了解决VAR生产大规格TA10铸锭镍偏析的问题,制定3种熔炼工艺对不同的一次熔炼电流和稳弧方式进行了研究。结果表明采用较小的一次熔炼电流和交流稳弧方式生产出的大规格TA10铸锭Ni元素均匀性最好。     

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。     

真空自耗熔炼钛合金的偏析缺陷及控制研究进展

钛合金的冶金质量决定了材料的力学性能和服役的稳定性。然而在目前普遍采用真空自耗电弧炉熔炼的钛合金中仍存在微观及宏观偏析缺陷,严重危害产品的使用安全。在总结前人研究与实践的基础上,综述了真空自耗熔炼钛合金中偏析缺陷的类型、危害和控制手段。重点利用熔池流动理论分析了偏析形成的原因,讨论了数值模拟对偏析的控制作用,总结了原料品质、熔炼工艺和熔炼设备层面的控制方法,以期为优化钛合金生产工艺、提高真空自耗熔炼产品品质提供参考。     

VIM真空感应熔炼法制备锆铁合金工艺研究

介绍了利用等外海绵锆和废钢,使用中频感应加热炉,采用真空熔炼技术在真空和保护气氛下进行熔化冶炼,制备含锆60%~80%的锆铁合金,分析合金的纯度,考察合金成分的稳定性及分布的均匀性,验证真空感应熔炼制备锆铁合金技术的可行性,并摸索相应的工艺路线及技术参数,提高等外海绵锆附加值,开发锆系合金新产品。     

真空自耗方法冶炼工业尺寸TiAl合金铸锭的冶金质量分析

分析了真空自耗+真空自耗凝壳复合方法冶炼工业尺寸TiAl合金铸锭的冶金质量,并在Al元素分布的均匀性、氧含量和铸锭组织方面与单步真空自耗电极电弧冶炼方法制备的铸锭进行了对比。结果表明:真空自耗+真空自耗凝壳复合方法可以制备出完整、无裂纹的TiAl合金铸锭;与单步真空自耗电极电弧冶炼制备铸锭相比,该方法制备的TiAl合金铸锭,不同位置Al含量波动小,铸锭实测成分与设计成分偏差小。观察发现,铸锭组织为粗大柱状晶组织,铸锭中心位置柱状晶平均宽度为560μm,R/2位置柱状晶平均宽度为800μm,边缘位置2000μm。     

真空自耗熔炼过程宏观偏析的数值模拟

基于国内某特钢厂真空自耗生产过程,利用ProCAST软件建立三维熔炼模型,研究了不同电流强度和熔速对铸锭熔池形状和宏观偏析的影响规律.铸锭侧面表层基本不发生宏观偏析,铸锭1/4处偏析度约为1.03的正偏析,铸锭中心处由于枝晶沉降形成偏析度为0.96的负偏析.电流强度从4kA增加至8kA,熔滴滴落温度增加,熔池深度加深,...     

高合金不锈轴承钢真空自耗熔炼数值模拟优化

为得到成分更均匀、更洁净的高合金不锈轴承钢产品,借助数值模拟的方法对某厂高合金不锈轴承钢真空自耗熔炼工艺展开优化研究。利用仿真软件MeltFlow-VAR从熔炼速率、熔池温度、冷却水温度对夹杂物粒子的分布影响等方面对真空自耗熔炼过程进行数值计算。结果表明,随着熔炼速率的升高,最大熔池深度增加,熔炼速率应大于3.0 kg/min为宜,结合枝晶间距和晶粒结构等结果考虑,得出最佳熔炼速率为3.5 kg/min;随着熔池温度的增加,最大熔池深度先增加后减小,当熔池温度为1 600℃时,熔池深度达到最大,熔池弧度曲线呈现饱满的碗形。通过数值计算预测了不同冷却水温度下铸锭内部夹杂物粒子的分布规律,工业试验验证了数值计算结果的准确性,得出最佳冷却水温度为25℃。研究结果对高合金不锈轴承钢生产具有一定指导意义。     

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。     

真空电子束熔炼制备超高纯钽锭工艺研究

在很多应用环境下,对金属钽的纯度有较高的要求,其冶炼与纯化过程非常重要。真空电子束熔炼是目前效果最好的提纯钽的方法,它可以使杂质从熔体表面和内部挥发,几乎可以除去全部气体元素、较低熔点金属,以及大部分高熔点金属。真空电子束熔炼过程中,杂质元素的挥发速度与多种因素有关,同时电子束熔炼过程中熔炼速度、真空度、功率等的控制对物料的精炼效果影响明显,合理的熔炼工艺是钽精炼提纯的关键。