鈦及鈦合金的熔煉鑄造工藝
鈦是活潑的金屬，在液態下，和氧、氮、氫和碳的反應相當快，因此鈦合金熔煉必須在較高的真空度或惰性氣體（ar或ne）保護下進行。熔煉用坩堝均采用水冷銅坩堝，具體的熔煉工藝主要有三種方式：（1）非自耗電極電弧爐熔煉 合金熔煉在真空或惰性氣體保護下進行。該工藝主要為自耗電極熔煉制備電極。（2）真空自耗電極電弧爐熔煉以鈦或鈦合金制成的自耗電極為陰極，以水冷銅坩堝為陽極。熔化了的電極以液滴形式進入坩堝，形成熔池。熔池表面被電弧加熱，始終呈液態，底部和坩堝接觸的四周受到強制冷卻，產生自下而上的結晶。熔池內的金屬液凝固后成為鈦錠。（3）真空自耗電極凝殼護熔煉熔煉裝置示意。這種熔爐是在真空自耗電極電弧爐基礎上發展起來的，它是一種將熔煉與離心澆注聯成一體的鑄造異形件的爐型。其的特點是在水冷銅坩堝與金屬熔體之間存在一層鈦合金固體薄殼，即所謂凝殼，這層同材質的凝殼作為坩堝的內襯，用于形成熔池儲存鈦液，避免了坩堝對鈦合金液的污染。澆注后，留在增損內的一層凝殼，可作為坩堝內襯繼續使用。
近年來，隨著科技的發展及生產的需要，相繼研究開發了熔煉鈦合金及其他活性金屬的新方法及裝備，主要有電子束爐、等離子體爐、真空感應爐等，并獲得一定程度的應用。但從耗電量、熔化速度、成本等技術經濟指標對比來看，自耗電極電弧爐（含凝殼爐）熔煉仍是目前經濟適用的熔煉方法。由于鈦元素的物理-化學特性，使得鈦合金的鑄造工藝，無論是造型材料率是工藝方法均有其要求和特點。一是要求耐火度高的造型材料；二是澆注必須在較高的真空度或惰性氣體的保護下進行，有時還要附以離心力。接型殼材料不同，熔模型殼又分為三種不同的系統。
（1）純石墨型殼系統。用不同粒度的石墨粉作為耐火填料和撒砂材料，以樹脂為粘接劑。型殼強度高、重量輕、成本低，原料來源廣泛。適于離心或重力澆注。
（2）難熔金屬面層型殼系統。為復合型系統，除面層因造型材料不同（鎢粉等難熔金屬）需采取特殊工藝外，背層從造型材料到制殼工藝均同于鑄鋼的熔模鑄造。
（3）氧化物陶瓷型殼系統。型殼的面、背層均由氧化物作為造型材料，因而型殼強度高，熱導率在三種型殼中小，適于澆注形狀復雜的薄壁鑄件。
用以上三種型殼系統澆注的鈦鑄件，在化學成分和力學性能方面差別很??；但表面質量有明顯差別，后兩種型殼的收縮率明顯小于石墨型殼，因而鑄件尺寸精度。
相關文檔
Related Documents
