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海綿鈦鑄鈦錠的兩種基本方式

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-3-27 15:42:23
電子束和等離子束冷爐床熔煉是活性金屬和難熔金屬熔煉的兩種基本方式,這兩種工藝基本相似,只是熱源不同。在這兩種工藝中,原料首先在水冷銅床中熔化,然后,熔融金屬通過精煉區,最后通過澆鑄口進入錠模,并在錠模中凝固。這兩種工藝均可利用各種各樣的原料,包括切削碎料,軋制、鍛造和其它工藝過程的返回殘料、切頭以及海綿和中間合金。電子束冷爐床熔煉是在1.3X103Pa或更高的真空度下進行的:那些高蒸氣壓元素(如鋁)在電子束熔煉的高真空氣氛下易于蒸發,因而必須增添這些元素以補償其揮發損失。目前電子束冷爐床熔煉生產的鑄錠可重達22.7t,能生產圓錠和方錠。工業純鈦或未合金化常見的鑄錠尺寸為660mm X1320mmX4000mm,重16t。熔煉純鈦和鈦合金的熔化能力分別為3.6t/h,2.3/h。
 
冷爐床熔煉可以利用較低成本的原料,以降低鈦合金的成本,并且,只需一次熔煉。雖然上述每種工序都是人們所積極尋求的,但鑄錠未完全冷卻就直接進行軋制還存在一定問題。因為一般用于軋制加工設備與熔煉現場相隔都比較遠,且鑄錠在軋制前一般需車去氧化皮。對鈦爐床生產的直徑為76cm.重4000kg的Ti-6Al-4V鑄錠,在熔煉過程中,沿鑄錠方向每隔125mm取一個試樣進行化學成分分析,結果見表2。
 
表2 鑄錠的化學成分
   元素      Al      V       O
   平均       6.28    4.16   0.176
   標準偏差  0.145   0.068     0.004
   最大    6.66    4.25   0.181
   最小    6.05    3.97   0.166
   極差    0.61    0.28   0.015 
 
生產該鑄錠的原料組成為:31.6%的海綿鈦;62.4%的Ti-6Al—4V屑;其余為添加鋁和Al-V中間合金。首先將鑄錠表面車去約6mm,然后根據如下工藝制度在傳統的鋼鐵軋制設備上進行軋制:
  ①將鑄錠加熱至1150℃,軋制成210mmX1030mmX 3810mm的方坯;
  ②切成3部分并加熱到940℃,軋制成25mm,38mm和64mm厚的板材;
  ③終軋退火為760℃,1h;
  ④每塊板切成2片,且最后全部經帶式打磨。
這一工藝制度下,從鑄錠到鈦板最后得到的成品率為71%。當產量較大、板材較厚時,從鑄錠到鈦板的成品率還可達到80%。成品率是決定最終成本及最終軋材價格的一個重要參數。測試表明,鈦板末端的縱向和橫向試樣的拉伸性能均超過了MIL-T-9046J AB-1級和MIL-DTL 46077F標準要求。對于結構應用的鈦板,一般需經固溶處理和時效處理,但是,對于裝甲應用,研究發現退火組織的防彈性能最好。www.dtjoud.co公司研究了退火溫度對Ti-6Al-4V合金防彈性能的影響,并對不同的形變熱處理工藝對Ti-6Al-4V合金防彈性能的影響進行了評價。結果表明,對于板材的抗彈性能,交叉軋制的優于一般軋制的。α+β區軋制的優于β區軋制的;不退火的好于退火的,α+β區退火的優于β退火的,一旦β區退火后,再在α+β區退火,并不能恢復材料性能;軋態或退火態的好于固溶處理和時效態的。
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