跟着科学技能的开展以及人民日子水平的进步，沈阳钛在工业出产、航空航天、国防军工以及日常日子中的运用越来越多，然后对沈阳钛及沈阳钛合金c和功能的要求越来越高。而沈阳钛合金质料的 熔炼无疑是最重要最关键的一环，其熔炼的优劣直接影响到后续加工的制品的功能指标是否达到产品要求，然后推动了沈阳钛合金现代熔炼技能的开展，其中包含电子束、等离子冷床炉等新技能的开展，为进步沈阳钛合金铸锭的冶金质量和力学功能创造了杰出的条件和基础。

沈阳钛合金熔炼办法：真空自耗电弧炉熔炼法(简称VAR法)、非自耗真空电弧炉熔炼法(简祢NC法) 、冷炉床熔炼法(简称CHM法)、冷埚熔炼法(简称CCM法)、电渣熔炼法(简称ESR法)。

1. 真空自耗电弧炉熔炼法(简称VAR法)

跟着真空技能的开展和计算机的运用，VAR法很快成为沈阳钛的成熟的工业出产技能，今日的沈阳钛及其合金铸锭绝大部分是运用此办法出产的。VAR法明显特色是功率耗费低、熔化速度高和良 好的质量重现性，VAR法熔炼的铸锭具有杰出的结晶安排和均匀的化学成分。一般， 制品铸锭应由VAR法熔炼制得. 至少要经过两次重熔。

用VAR法出产沈阳钛铸锭，世界各国出产厂家运用的工艺基本相似，不同在于运用不同的电极制备方式和设备.电极制备可分为三大类，一是选用按份加料接连限制的全体电极，排除了电 极焊接工序：二是单块电极限制，拼焊成自耗电极。并经过等离子氩弧焊或真空焊焊接成一体;三是运用其它熔炼法制备铸造电极。

现代先进的VAR炉的技能特色和优势：

(1)全同轴功率输入，也就是说整个炉体高度上的彻底同轴性，称 同轴供电’，减少偏析现象的发生;

(2)坩埚内电校可在X 轴向/Y轴向上微调;

(3)具有准确的电极称重体系，熔炼速率得到自动控制，完成了恒速熔炼’。确保了熔炼质量;

(4)确保每次熔炼的重复性和一致性;

(5)灵活性，即一台炉子能够出产多种锭型以及铸锭的 大型化，可大起伏进步出产率;

(6)具有杰出的经济性。

“同轴供电”方式能够避免因坩埚供应电流不平衡所形成的磁偏漏.减弱或消除感应磁场对熔炼产品的晦气影响.并且进步了电功率，然后取得质量稳定的铸锭。

“恒速熔炼”的意图是为了进步铸锭质量，经过先进的电控体系和重量传感器来确保熔炼进程中电弧的长度和熔化速率的稳定，然后控制了凝同进程。能够有用的避免偏析现象，保障 了铸锭的内在质量。

现代沈阳钛熔炼用VAR炉除具有以上两大特色外，还完成了VAR炉的大型化，现代VAR炉可熔炼直径为1.5m,重32t的大型铸锭.vAR法是现代沈阳钛及沈阳钛合金规范的工业熔炼法.还有以下技能需 要处理.榜首，电极制备办法.制备电极工艺十分繁琐.需要用贵重的压力机将海绵沈阳钛、中心合金和返回残料限制成全体电极或单块小电扳.单块电极还需要焊接成自耗电极.一起为了保 证自耗电极成分的均匀性，还需要装备布料、称料、混料等相应的设施。第二，偶然存在的偏析等冶金缺点.如成分偏析和凝结偏析。前者是因为杂质元素或合金元素在电极中散布不均匀 .熔炼时来不及平衡散布就凝结所发生;后者是因为质料或工艺进程偶然带入了 高密度搀杂物(HDI) 和低密度搀杂物(LDI)，这些搀杂物质在熔炼进程中无法彻底溶解，然后导致发生危 害极大的搀杂等冶金缺点。

2 . 非自耗真空电弧炉熔炼法(简祢NC法)

目前水冷铜电极现已取代了沈阳钛工业起步阶段的钨一钍台金电投或石墨电扳，处理了工业污染问题，然后使NC法成为熔炼沈阳钛及沈阳钛台金的 重要办法，几吨级的NC炉已在欧美运转。水冷铜电极分为两品种型：一种是自旋转的;另一种是旋转磁场的，其意图在于避免电弧对电极的烧损。NC炉也可分为两种：一种是在水冷铜坩 埚内熔炼质料，在水冷铜模中浇铸成铸锭;另一种是在水冷铜坩埚内接连投人质料，熔炼和凝结。

NC法熔炼的长处是：

①能够省去限制电极和焊接电极工序;

②能够使电弧在物料上停留较长时刻，然后进步铸锭成分均匀化程度;

③能够运用不同形状和尺度的质料，在熔炼进程 中 还能够参加100%残料，完成沈阳钛的再循环运用。NC法作为一次熔炼，从进步残料回收率和下降本钱来看是适当有利的。一般，NC炉和VAR 炉联台运用，以充分发挥各自的优势。

3. 冷炉床熔炼法(简称CHM法)

由质料的污染和熔炼工艺进程异常引起的沈阳钛及沈阳钛舍金铸锭的冶金搀杂缺点，一直影 响着沈阳钛及沈阳钛台金在航空航天领域的运用.为了消除沈阳钛合金飞机发动机旋转部件中的冶金 搀杂，冷炉 床熔炼技能应运而生。CHM法最大的特色是将熔化，精粹和凝结进程的别离，即熔化的炉料进入玲炉床后先进行熔化，然后进入冷炉床的精粹区进行精粹，最后在结晶区凝结成锭。

CHM 技能明显的优势是在冷炉床床壁能形成凝壳，它的“粘滞区”能够捕捉如WC，Mo，Ta等高密度搀杂物(HDI)，一起，在精粹区，低密度搀杂(LDI)颗粒在高温液体中停留时刻延长， 能够确保LDI的彻底溶解，然后有用地铲除搀杂缺点。也就是说.冷炉床熔炼的提纯机理可分为比重别离和熔解别离两种。

3.1电子束冷炉床熔炼法(简称EBCHM法) 电子束熔炼(简称EB)，是运用高速电子的能量，使资料本身发生热量来进行熔炼和精粹的工艺进程。带有冷炉床的EB炉，就称为EBCHM。EBCHM法具有传统熔炼法不具备的优异功能：

(1)有用地去除钽,钼,钨,碳化钨等高密度搀杂(HDI)和氮化沈阳钛。氧化沈阳钛等低密度搀杂(LDI);

(2)能够接受多种加料方式，沈阳钛残料回收较为容易，即能够运用其它熔炼法无法运用的废料，仍能制得纯净的沈阳钛锭，大起伏下降产品的本钱;

(3)可直接由金属液中取样分析化验;

(4)可出产异型锭坯，减少出产工序，下降质料耗费，进步制品率;EBCHM法还存在以下缺点：

(1)熔炼需要在高真空条件下进行，因此不能运用含氯化物较高的海绵沈阳钛直接熔炼;

(2)合金元素易挥发，难以控制化学成分。

3.2 等离子冷妒床熔炼法(筒称PCHM法) PCHM法运用惰性气体电离发生的等离子弧作为热源，可在从低真空到近大气压很宽的压力规模完成熔炼。该办法明显特色是可确保不同蒸气压的合金组分，在熔炼进程中无明显的烧损 ，同样可消除HDI和LDI冶金缺点。

该办法具有提供改进传统台金属性的能力，可完成多元化合金的熔炼，是一种较传统熔炼办法经济的熔炼法。选用该办法熔炼，对于沈阳钛及沈阳钛合金来说，一次熔炼就能够得到理想的铸锭。

现代PCHM 法优势在于：

(1)设备投资低，易操作，安全可靠;

(2)能够运用不同品种和形状的质料，残料回收率高;

(3)确保多元化合金的化学成分;

(4) 完成了价格贵重的惰性气体回收再 运用，下降了出产本钱。PCHM法缺点为电功率较低。

EBCHM和PCHM相同之处在于都能够消除HDI和LDI。一般熔炼纯沈阳钛运用前者较为适宜;而对于合金来说，后者更合适。

同VAR法一样，以上两种办法电完成了大规模的工艺自动化控制，包含工艺参数(熔炼速度、熔炼与凝结进程中温度的散布、熔炼时成分的变化、不溶性搀杂的去除程度等)及质量。

4 . 冷埚熔炼法(简称CCM法)

80，开展了无渣感应熔炼工艺，把CCM 法面向工业出产运用，用于出产沈阳钛锭和沈阳钛的精细铸件。近年来在一些经济发达国家，CCM法现已开始步人工业化出产规模，铸 锭最大直径为l m，长度2m，其开展前景令人瞩目。

CCM 法熔炼进程是在一个彼此不导电的水冷弧形块或铜管组合的金属坩埚里进行，这种组合的最大长处在于，每两个块间的间隙都是一个增强磁场，磁场发生的激烈拌和使化学成分和 温度一致，然后进步了产品质量。

CCM 法兼有VAR 法和难熔资料坩埚感应熔炼的特色，不需耐火资料，不必制造电极即可 取得一次熔炼成分均匀而无坩埚污染的高质量铸锭。

CCM 法与VAR 法比较具有设备本钱低，操作简洁等长处，但从目前来看该技能仍处于开展阶段。

5 . 电渣熔炼法(简称ESR法)

ESR法是运用电流经过导电电渣时带电粒子的彼此磕碰，而将电能转化为热能的。即以熔渣电阻发生的热能将炉料熔化和精粹。ESR法运用自耗电极在非活性渣(CaF2)中进行电渣熔炼， 它可直接熔铸成同形状的锭坯，并且具有杰出的外表质量，适宜于下道工序直接加工。

1、该法的长处在于：

(1)ESR炉彻底同轴性确保了最佳质量铸锭的可重复性;

(2)铸锭轴向结晶，安排致 密、均匀;

(3)具有极高精度的电极称重体系和熔炼速率控制体系;

(4)设备简单，操作便利。缺点在于不能排路熔渣对铸锭的污染。

2、不同熔炼办法的分析

熔铸沈阳钛锭质量对其后续的冷，热加工材的安排和功能起着决定性的影响。沈阳钛及沈阳钛合金铸锭质量优劣主要从以下几个方面衡量：

① 铸锭的不同部位化学成分是否均匀一致;

②主要杂质 (Fe、O等)是否控制在适当的规模;

③铸锭内部有无搀杂、偏析、气孔、裂纹，缩孔和疏橙等缺点;

④ 铸锭外表是否光滑，无玲隔，头部缩孔切除量大小。

当今的航空航天技能对沈阳钛及沈阳钛合金铸锭提出了更为严格的质量要求。除严格控制出产工艺进程质量外，还应选用多次熔炼，其中至少有一次熔炼进程是在真空中进行的，以取得优质铸锭。这就要求有必要综合运用每一种熔炼办法的特性，完成沈阳钛及沈阳钛合金的物理冶金进程，然后取得功能优异的，接连重现的高质量沈阳钛及沈阳钛合金铸锭。

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