跟著科學(xué)技能的開展以及人民日子水平的進(jìn)步，沈陽鈦在工業(yè)出產(chǎn)、航空航天、國防軍工以及日常日子中的運(yùn)用越來越多，然后對(duì)沈陽鈦及沈陽鈦合金c和功能的要求越來越高。而沈陽鈦合金質(zhì)料的 熔煉無疑是最重要最關(guān)鍵的一環(huán)，其熔煉的優(yōu)劣直接影響到后續(xù)加工的制品的功能指標(biāo)是否達(dá)到產(chǎn)品要求，然后推動(dòng)了沈陽鈦合金現(xiàn)代熔煉技能的開展，其中包含電子束、等離子冷床爐等新技能的開展，為進(jìn)步沈陽鈦合金鑄錠的冶金質(zhì)量和力學(xué)功能創(chuàng)造了杰出的條件和基礎(chǔ)。

沈陽鈦合金熔煉辦法：真空自耗電弧爐熔煉法(簡稱VAR法)、非自耗真空電弧爐熔煉法(簡禰NC法) 、冷爐床熔煉法(簡稱CHM法)、冷堝熔煉法(簡稱CCM法)、電渣熔煉法(簡稱ESR法)。

1. 真空自耗電弧爐熔煉法(簡稱VAR法)

跟著真空技能的開展和計(jì)算機(jī)的運(yùn)用，VAR法很快成為沈陽鈦的成熟的工業(yè)出產(chǎn)技能，今日的沈陽鈦及其合金鑄錠絕大部分是運(yùn)用此辦法出產(chǎn)的。VAR法明顯特色是功率耗費(fèi)低、熔化速度高和良 好的質(zhì)量重現(xiàn)性，VAR法熔煉的鑄錠具有杰出的結(jié)晶安排和均勻的化學(xué)成分。一般， 制品鑄錠應(yīng)由VAR法熔煉制得. 至少要經(jīng)過兩次重熔。

用VAR法出產(chǎn)沈陽鈦鑄錠，世界各國出產(chǎn)廠家運(yùn)用的工藝基本相似，不同在于運(yùn)用不同的電極制備方式和設(shè)備.電極制備可分為三大類，一是選用按份加料接連限制的全體電極，排除了電 極焊接工序：二是單塊電極限制，拼焊成自耗電極。并經(jīng)過等離子氬弧焊或真空焊焊接成一體;三是運(yùn)用其它熔煉法制備鑄造電極。

現(xiàn)代先進(jìn)的VAR爐的技能特色和優(yōu)勢(shì)：

(1)全同軸功率輸入，也就是說整個(gè)爐體高度上的徹底同軸性，稱 同軸供電’，減少偏析現(xiàn)象的發(fā)生;

(2)坩堝內(nèi)電?？稍赬 軸向/Y軸向上微調(diào);

(3)具有準(zhǔn)確的電極稱重體系，熔煉速率得到自動(dòng)控制，完成了恒速熔煉’。確保了熔煉質(zhì)量;

(4)確保每次熔煉的重復(fù)性和一致性;

(5)靈活性，即一臺(tái)爐子能夠出產(chǎn)多種錠型以及鑄錠的 大型化，可大起伏進(jìn)步出產(chǎn)率;

(6)具有杰出的經(jīng)濟(jì)性。

“同軸供電”方式能夠避免因坩堝供應(yīng)電流不平衡所形成的磁偏漏.減弱或消除感應(yīng)磁場對(duì)熔煉產(chǎn)品的晦氣影響.并且進(jìn)步了電功率，然后取得質(zhì)量穩(wěn)定的鑄錠。

“恒速熔煉”的意圖是為了進(jìn)步鑄錠質(zhì)量，經(jīng)過先進(jìn)的電控體系和重量傳感器來確保熔煉進(jìn)程中電弧的長度和熔化速率的穩(wěn)定，然后控制了凝同進(jìn)程。能夠有用的避免偏析現(xiàn)象，保障 了鑄錠的內(nèi)在質(zhì)量。

現(xiàn)代沈陽鈦熔煉用VAR爐除具有以上兩大特色外，還完成了VAR爐的大型化，現(xiàn)代VAR爐可熔煉直徑為1.5m,重32t的大型鑄錠.vAR法是現(xiàn)代沈陽鈦及沈陽鈦合金規(guī)范的工業(yè)熔煉法.還有以下技能需 要處理.榜首，電極制備辦法.制備電極工藝十分繁瑣.需要用貴重的壓力機(jī)將海綿沈陽鈦、中心合金和返回殘料限制成全體電極或單塊小電扳.單塊電極還需要焊接成自耗電極.一起為了保 證自耗電極成分的均勻性，還需要裝備布料、稱料、混料等相應(yīng)的設(shè)施。第二，偶然存在的偏析等冶金缺點(diǎn).如成分偏析和凝結(jié)偏析。前者是因?yàn)殡s質(zhì)元素或合金元素在電極中散布不均勻 .熔煉時(shí)來不及平衡散布就凝結(jié)所發(fā)生;后者是因?yàn)橘|(zhì)料或工藝進(jìn)程偶然帶入了 高密度攙雜物(HDI) 和低密度攙雜物(LDI)，這些攙雜物質(zhì)在熔煉進(jìn)程中無法徹底溶解，然后導(dǎo)致發(fā)生危 害極大的攙雜等冶金缺點(diǎn)。

2 . 非自耗真空電弧爐熔煉法(簡禰NC法)

目前水冷銅電極現(xiàn)已取代了沈陽鈦工業(yè)起步階段的鎢一釷臺(tái)金電投或石墨電扳，處理了工業(yè)污染問題，然后使NC法成為熔煉沈陽鈦及沈陽鈦臺(tái)金的 重要辦法，幾噸級(jí)的NC爐已在歐美運(yùn)轉(zhuǎn)。水冷銅電極分為兩品種型：一種是自旋轉(zhuǎn)的;另一種是旋轉(zhuǎn)磁場的，其意圖在于避免電弧對(duì)電極的燒損。NC爐也可分為兩種：一種是在水冷銅坩 堝內(nèi)熔煉質(zhì)料，在水冷銅模中澆鑄成鑄錠;另一種是在水冷銅坩堝內(nèi)接連投人質(zhì)料，熔煉和凝結(jié)。

NC法熔煉的長處是：

①能夠省去限制電極和焊接電極工序;

②能夠使電弧在物料上停留較長時(shí)刻，然后進(jìn)步鑄錠成分均勻化程度;

③能夠運(yùn)用不同形狀和尺度的質(zhì)料，在熔煉進(jìn)程 中 還能夠參加100%殘料，完成沈陽鈦的再循環(huán)運(yùn)用。NC法作為一次熔煉，從進(jìn)步殘料回收率和下降本錢來看是適當(dāng)有利的。一般，NC爐和VAR 爐聯(lián)臺(tái)運(yùn)用，以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。

3. 冷爐床熔煉法(簡稱CHM法)

由質(zhì)料的污染和熔煉工藝進(jìn)程異常引起的沈陽鈦及沈陽鈦舍金鑄錠的冶金攙雜缺點(diǎn)，一直影 響著沈陽鈦及沈陽鈦臺(tái)金在航空航天領(lǐng)域的運(yùn)用.為了消除沈陽鈦合金飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)部件中的冶金 攙雜，冷爐 床熔煉技能應(yīng)運(yùn)而生。CHM法最大的特色是將熔化，精粹和凝結(jié)進(jìn)程的別離，即熔化的爐料進(jìn)入玲爐床后先進(jìn)行熔化，然后進(jìn)入冷爐床的精粹區(qū)進(jìn)行精粹，最后在結(jié)晶區(qū)凝結(jié)成錠。

CHM 技能明顯的優(yōu)勢(shì)是在冷爐床床壁能形成凝殼，它的“粘滯區(qū)”能夠捕捉如WC，Mo，Ta等高密度攙雜物(HDI)，一起，在精粹區(qū)，低密度攙雜(LDI)顆粒在高溫液體中停留時(shí)刻延長， 能夠確保LDI的徹底溶解，然后有用地鏟除攙雜缺點(diǎn)。也就是說.冷爐床熔煉的提純機(jī)理可分為比重別離和熔解別離兩種。

3.1電子束冷爐床熔煉法(簡稱EBCHM法) 電子束熔煉(簡稱EB)，是運(yùn)用高速電子的能量，使資料本身發(fā)生熱量來進(jìn)行熔煉和精粹的工藝進(jìn)程。帶有冷爐床的EB爐，就稱為EBCHM。EBCHM法具有傳統(tǒng)熔煉法不具備的優(yōu)異功能：

(1)有用地去除鉭,鉬,鎢,碳化鎢等高密度攙雜(HDI)和氮化沈陽鈦。氧化沈陽鈦等低密度攙雜(LDI);

(2)能夠接受多種加料方式，沈陽鈦殘料回收較為容易，即能夠運(yùn)用其它熔煉法無法運(yùn)用的廢料，仍能制得純凈的沈陽鈦錠，大起伏下降產(chǎn)品的本錢;

(3)可直接由金屬液中取樣分析化驗(yàn);

(4)可出產(chǎn)異型錠坯，減少出產(chǎn)工序，下降質(zhì)料耗費(fèi)，進(jìn)步制品率;EBCHM法還存在以下缺點(diǎn)：

(1)熔煉需要在高真空條件下進(jìn)行，因此不能運(yùn)用含氯化物較高的海綿沈陽鈦直接熔煉;

(2)合金元素易揮發(fā)，難以控制化學(xué)成分。

3.2 等離子冷妒床熔煉法(筒稱PCHM法) PCHM法運(yùn)用惰性氣體電離發(fā)生的等離子弧作為熱源，可在從低真空到近大氣壓很寬的壓力規(guī)模完成熔煉。該辦法明顯特色是可確保不同蒸氣壓的合金組分，在熔煉進(jìn)程中無明顯的燒損 ，同樣可消除HDI和LDI冶金缺點(diǎn)。

該辦法具有提供改進(jìn)傳統(tǒng)臺(tái)金屬性的能力，可完成多元化合金的熔煉，是一種較傳統(tǒng)熔煉辦法經(jīng)濟(jì)的熔煉法。選用該辦法熔煉，對(duì)于沈陽鈦及沈陽鈦合金來說，一次熔煉就能夠得到理想的鑄錠。

現(xiàn)代PCHM 法優(yōu)勢(shì)在于：

(1)設(shè)備投資低，易操作，安全可靠;

(2)能夠運(yùn)用不同品種和形狀的質(zhì)料，殘料回收率高;

(3)確保多元化合金的化學(xué)成分;

(4) 完成了價(jià)格貴重的惰性氣體回收再 運(yùn)用，下降了出產(chǎn)本錢。PCHM法缺點(diǎn)為電功率較低。

EBCHM和PCHM相同之處在于都能夠消除HDI和LDI。一般熔煉純沈陽鈦運(yùn)用前者較為適宜;而對(duì)于合金來說，后者更合適。

同VAR法一樣，以上兩種辦法電完成了大規(guī)模的工藝自動(dòng)化控制，包含工藝參數(shù)(熔煉速度、熔煉與凝結(jié)進(jìn)程中溫度的散布、熔煉時(shí)成分的變化、不溶性攙雜的去除程度等)及質(zhì)量。

4 . 冷堝熔煉法(簡稱CCM法)

80，開展了無渣感應(yīng)熔煉工藝，把CCM 法面向工業(yè)出產(chǎn)運(yùn)用，用于出產(chǎn)沈陽鈦錠和沈陽鈦的精細(xì)鑄件。近年來在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，CCM法現(xiàn)已開始步人工業(yè)化出產(chǎn)規(guī)模，鑄 錠最大直徑為l m，長度2m，其開展前景令人矚目。

CCM 法熔煉進(jìn)程是在一個(gè)彼此不導(dǎo)電的水冷弧形塊或銅管組合的金屬坩堝里進(jìn)行，這種組合的最大長處在于，每兩個(gè)塊間的間隙都是一個(gè)增強(qiáng)磁場，磁場發(fā)生的激烈拌和使化學(xué)成分和 溫度一致，然后進(jìn)步了產(chǎn)品質(zhì)量。

CCM 法兼有VAR 法和難熔資料坩堝感應(yīng)熔煉的特色，不需耐火資料，不必制造電極即可 取得一次熔煉成分均勻而無坩堝污染的高質(zhì)量鑄錠。

CCM 法與VAR 法比較具有設(shè)備本錢低，操作簡潔等長處，但從目前來看該技能仍處于開展階段。

5 . 電渣熔煉法(簡稱ESR法)

ESR法是運(yùn)用電流經(jīng)過導(dǎo)電電渣時(shí)帶電粒子的彼此磕碰，而將電能轉(zhuǎn)化為熱能的。即以熔渣電阻發(fā)生的熱能將爐料熔化和精粹。ESR法運(yùn)用自耗電極在非活性渣(CaF2)中進(jìn)行電渣熔煉， 它可直接熔鑄成同形狀的錠坯，并且具有杰出的外表質(zhì)量，適宜于下道工序直接加工。

1、該法的長處在于：

(1)ESR爐徹底同軸性確保了最佳質(zhì)量鑄錠的可重復(fù)性;

(2)鑄錠軸向結(jié)晶，安排致 密、均勻;

(3)具有極高精度的電極稱重體系和熔煉速率控制體系;

(4)設(shè)備簡單，操作便利。缺點(diǎn)在于不能排路熔渣對(duì)鑄錠的污染。

2、不同熔煉辦法的分析

熔鑄沈陽鈦錠質(zhì)量對(duì)其后續(xù)的冷，熱加工材的安排和功能起著決定性的影響。沈陽鈦及沈陽鈦合金鑄錠質(zhì)量優(yōu)劣主要從以下幾個(gè)方面衡量：

① 鑄錠的不同部位化學(xué)成分是否均勻一致;

②主要雜質(zhì) (Fe、O等)是否控制在適當(dāng)?shù)囊?guī)模;

③鑄錠內(nèi)部有無攙雜、偏析、氣孔、裂紋，縮孔和疏橙等缺點(diǎn);

④ 鑄錠外表是否光滑，無玲隔，頭部縮孔切除量大小。

當(dāng)今的航空航天技能對(duì)沈陽鈦及沈陽鈦合金鑄錠提出了更為嚴(yán)格的質(zhì)量要求。除嚴(yán)格控制出產(chǎn)工藝進(jìn)程質(zhì)量外，還應(yīng)選用多次熔煉，其中至少有一次熔煉進(jìn)程是在真空中進(jìn)行的，以取得優(yōu)質(zhì)鑄錠。這就要求有必要綜合運(yùn)用每一種熔煉辦法的特性，完成沈陽鈦及沈陽鈦合金的物理冶金進(jìn)程，然后取得功能優(yōu)異的，接連重現(xiàn)的高質(zhì)量沈陽鈦及沈陽鈦合金鑄錠。

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