冷炉床熔炼

使用电子枪的冷床炉的工业熔炼始于70年代美国Viking公司，这是以切肩的再循环为目的建造的熔炼炉．真正的技术开发则是1983年阿克塞尔·约使逊公司（THT公司的前身）在美国宾夕法尼亚州摩根城的1号机组．在80年代后期为给飞机生产提供高等级钛合金，由怀曼·戈登公司和泰勒丹·奥尔瓦克公司开始分别建造了等离子熔炼炉．这些冷床炉熔炼（CHM）法的产量，在1983年～1996年间，THT公司的电子束护累积熔炼60000t，其中纯钛板键45000t，Allvac公司的等离子炉已达5000t．目前在建的冷床炉年产能力达到24900t，多为电子束熔炼，等离子炉仅为…     

钛及高温钛合金的冷炉床熔炼

国外对钛及高温钛合金采用冷炉床熔炼进行了大量的研究,这一技术被视为是进一步提高金属纯度、预防飞机发动机中钛合金压缩机圆盘由于材料的夹杂所引发的灾难性事故的重要手段.美国普惠公     

钛合金中的硬α缺陷及其等离子体冷炉床熔炼控制技术

本文分析了钛合金中硬α夹杂物的性质及其产生原因,调研了国内外因硬α缺陷引发的飞机飞行事故和发动机故障,认为硬缺陷是影响发动机转子零件使用可靠性最主要的潜在威胁之一.硬α夹杂物具有很高的熔点和极大的脆性,很容易成为发动机转子部件过早疲劳断裂失效的裂纹源.与真空自耗电弧炉相比,利用等离子体冷炉床熔炼技术(PACHM),可以有效地消除钛合金中的硬夹杂物.等离子体冷炉床熔炼技术是生产航空发动机转子级优质钛合金的一种有效的熔炼方法.     

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…     

钛合金电子束冷床熔炼研究进展

为了提高钛合金的冶金质量和回收钛合金废料,电子束冷床熔炼技术作为代替真空自耗电弧熔炼的先进熔炼技术,在钛工业中的应用越来越广泛。本文综述了电子束冷床熔炼技术的工作原理及特点,和钛合金冷床熔炼过程中去除硬α相夹杂和控制Al元素挥发的研究进展,最后介绍了我国电子束冷床熔炼技术现状。     

钛及高温合金的冷炉床熔炼

综述了冷炉床熔炼的发展历史、特点、炉子的结构和工作原理以及电子束和等离子体两种熔炼方式用于熔炼纯钛和Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ的各自优点。     

电子束冷床熔炼TC4钛合金连铸凝固过程数值模拟

利用PROCAST有限元软件对电子束冷床熔炼TC4钛合金连铸凝固过程进行数值模拟,研究不同工况条件下的温度场分布规律、熔池形状以及组织分布特征.结果表明:在相同的浇注温度条件下,随着铸造速度的增加,熔池加深,糊状区域变浅,初生枝晶半径和二次枝晶臂间距逐渐增加,凝固组织变得粗大.而在铸造速度相同的条件下,随着浇注温度的提高,过热度增大,熔池加深,糊状区域变浅,合金的晶粒尺寸增大.在本实验条件下,选择铸造速度10 mm/min以及浇注温度1 760 ℃作为最佳工艺参数,这有利于在保证较高生产效率的同时,获得组织细小、冶金质量优良的钛合金铸锭.     

电子束冷床熔炼TC4钛合金铸锭凝固过程有限元模拟

利用ProCAST有限元软件对电子束冷床熔炼TC4钛合金铸模凝固过程进行数值模拟,研究了不同浇注速度下温度场的分布规律、预测组织缺陷分布以及晶粒尺寸大小。结果表明,相同浇注温度下,随着浇注速度的增大,铸锭凝固过程中达到稳态所需的时间明显缩短,且无冷隔及浇不足等缺陷出现;缩孔缩松量逐渐增大,且主要分布于铸锭的侧表面及冒口位置;初生枝晶半径和二次枝晶臂间距逐渐增加,凝固组织变得粗大,细晶区域明显减小。在本试验条件下,浇注温度为1 760℃时,选择100 kg/h作为最佳浇注速度,在保证生产效率的同时,可以获得组织细小、冶金质量优良的钛合金铸锭。     

电子束冷床熔炼钛及钛合金的研究进展

随着钛及钛合金在航空航天工程上的需求增加,电子束冷床炉因在消除高低密度夹杂等方面具有独特的优势而获得广泛应用。本文从电子束冷床炉熔炼钛及钛合金的发展到现阶段的实际生产状况,详细介绍了电子束冷床炉的结构、工作原理以及铸锭组织优化,为改进熔炼工艺、合理利用电子束冷床熔炼技术以及工业化生产优质钛及钛合金铸锭提供借鉴。     

钛合金电子束冷床熔炼技术的发展现状

钛合金具有比强度高、耐高温、耐腐蚀性能好等优点,在许多领域已经得到了广泛的应用.综述了钛合金熔炼技术的研究进展,并介绍了电子束冷床的原理及优点和其去除高、低密度夹杂以及控制Al元素挥发的技术现状.     

电子束冷床炉熔炼TA15钛合金的工艺技术

在工业化条件下,利用电子束冷床熔炼炉(EB炉)一次熔炼制备TA15钛合金铸锭,对熔炼工艺参数与铸锭化学成分均匀性之间的关系进行分析,采用赫兹-克努森-朗缪尔定律对熔炼过程中Al、Zr元素的挥发规律做简要的数值分析,并与实际挥发规律进行比较分析。结果表明:在EB炉熔炼过程中,Al、Zr元素的挥发规律符合朗缪尔定律;其中,Al元素挥发严重,理论挥发率为18.69%,实际挥发率为15.33%;Zr元素挥发率相对较低,理论挥发率为2.80%,实际挥发率达到3.33%;Ti基体的理论挥发率为2.86%。EB炉熔炼功率、真空度及各工艺参数之间的匹配性是影响Al、Zr元素挥发的关键因素;通过合理的工艺参数制备的铸锭整体化学成分均匀性良好。     

TC4ELI钛合金的电子束冷床熔炼技术

采用EBCHR-3150KW大功率电子束冷床熔炼炉,研究了以“TA1纯钛残料+海绵钛+中间合金”通过一次EB熔炼TC4ELI钛合金扁锭的生产工艺,分析了熔炼工艺参数对铸锭化学成分的影响,并对工艺可行性进行了分析,研究了不同热处理制度对板材组织性能的影响。结果表明：TC4ELI钛合金EB熔炼过程中Al元素的实际挥发率达到15%～18%,通过控制原材料制备使其达到宏观均匀、控制成分配比,制定合理的工艺要求,完全可以生产出符合国标GB/T 3620.1-2016要求的TC4ELI钛合金EB扁锭。     

Ti6242钛合金电子束冷床熔炼(EB)技术

利用3 150 kW型电子束冷床熔炼(EB)炉制备Ti6242钛合金大规格扁锭,采用Langmuir定律建立了Ti6242钛合金EB熔炼过程熔体中各元素饱和蒸气压及挥发规律的数学模型,分析了熔炼工艺参数与铸锭化学成分均匀性之间的关系。结果表明:Ti6242钛合金EB炉熔炼过程中Al、Sn元素挥发严重,实际挥发率分别为12.27%和7.86%,与挥发模型吻合度较高(理论挥发率分别为11.68%和9.825%)。3 150 kW型电子束冷床熔炼(EB)炉的最佳熔炼速度为1.28×10~(-4) m/s(即700 kg/h),在此工艺下铸锭化学成分均匀性良好,完全符合国标GB/T 3620.1—2007的要求。Ti6242钛合金EB铸锭的低倍组织为等轴晶组织,明显不同于VAR铸锭。利用EB炉一次熔炼制备的Ti6242钛合金扁锭可用于直接轧制成形Ti6242钛合金板材,圆锭可用于制备高品质、大规格棒材,实现钛合金的低成本、短流程制备。     

电子束冷床熔炼TC4合金温度场模拟

利用ANSYS软件对电子束冷床熔炼TC4钛合金过程进行模拟研究.结果表明:熔体从冷床滴入坩埚之后,主要出现熔体升温、形成稳定熔池、熔体凝固、熔体温度下降和凝固结束这5个阶段.在开始熔炼时,熔体温度较低,升温也比较慢,但随着熔炼的进行,熔体升温加快,并维持在高温状态,最后熔体发生凝固降温,且降温速度很快.降温过程主要分为两个阶段,在快速降温阶段,熔体快速出现部分凝固,而在降温平衡阶段,熔体主要进行补缩.当降温时间达到500 s时,熔体温度基本保持不变.     

钛合金(TC4)电子束焊接模拟

通过工艺试验,获得了9 mm厚TC4电子束焊接最佳工艺参数;利用有限元软件ABAQUS建立模型.结果表明,模拟焊缝形貌和表面残余应力结果与实测结果具有非常高的一致性,说明了穿透性强的圆锥热源和辐射性强的双椭球热源组成的复合热源能够有效地反应出电子束焊接特点,证明了有限元模型的正确性;进而对模拟结果进一步分析,得到焊缝周围存在较高残余应力,尤其是在焊件内部存在危险的三维拉伸应力状态.     

铪的电子束熔炼

引言金属铪具有高的中子吸收载面、良好的耐蚀性和较高的机械强度,因此作为原子能反应堆的控制棒材料很引人注意。反应堆用铪的主要特点是要求高的纯度。实践表明,采用电弧熔炼获得的铪锭,不能满足化学成分和铸锭均匀性的要求,铸     

TC4钛合金压力容器电子束焊接模拟分析

文中采用旋转高斯曲面体热源模型,对一定工艺条件下航天压力容器TC4钛合金试件的焊接过程进行了温度场分析,获得了温度场的分布特征及垂直焊缝方向的温度分布曲线.结果表明,利用该规格试件确定的焊接参数规范能够满足实际产品焊接的要求,热影响区温度梯度的分布情况为内部装置的保护提供了依据;并通过对"匙孔"的演变过程和不同焊接参数下的特征尺寸进行模拟分析,获得了典型关系曲线,工艺试验与模拟结果吻合较好,为获得高质量要求的焊缝提供了参考.     

钛合金厚板电子束焊接残余应力模拟研究

采用有限元软件深入分析了钛合金厚板电子束焊接接头的温度场和应力场,考虑了装配间隙的影响,基本掌握了残余应力的分布规律。结果表明:残余应力主要集中在焊缝及HAZ位置,超出该区域后,应力迅速下降。试件内部厚度方向残余拉应力较大,最大值在650 MPa左右,不可忽视。横向残余应力在焊缝的上下表面处均为压应力,与传统的电弧填丝焊后应力状态相反。相比于不留装配间隙,当间隙不超过0.1 mm时,残余应力基本不变。焊后最大等效应力接近材料屈服强度,需要采取优化焊接工艺或者消应力处理等方法,避免叠加工作应力后导致的结构失效问题。