钛及钛合金熔炼技术

forging

钛及钛合金的熔炼技术是决定合金成分和组织的关键步骤，对提高钛合金性能具有重要意义。
1、真空自耗电弧熔炼（VAR）
   这是一种在真空中进行的熔炼技术，通过电弧的能量熔化金属。VAR技术主要用于熔炼活泼金属和难熔金属，如钛、锆、钼等，也适用于耐热钢、不锈钢等。VAR炉能够生产大尺寸、大吨位的金属锭，且金属在熔炼过程中不受污染，组织均匀、无缩孔和致密。由于熔炼过程中夹杂物上浮，因此锭子端部可能会集中一些夹杂物。VAR技术在20世纪50年代初被用来重熔高温合金，显示出极好的优越性，成为高温合金和特殊钢重熔的重要手段之一 。

2、电子束冷床炉熔炼（EBM）
EBM技术利用高真空下的电子束流作为热源进行金属熔炼。这种技术能够提供高纯度的金属，特别适合于熔炼难熔金属和高纯金属。EBM过程中，金属的熔化和凝固是在水冷铜坩埚内进行的，可以有效避免金属液被耐火材料污染，从而获得组织均匀、无缩孔和致密的钢锭。EBM技术在消除高低密度夹杂等方面具有独特优势，因此被广泛应用于钛及钛合金的熔炼 。
3、等离子束冷床炉熔炼（PAM）
PAM技术使用等离子弧作为热源来熔化、精炼和重熔金属。与EBM相比，PAM使用接近大气压的惰性气氛，可以防止高挥发性元素的挥发，适合熔炼高合金化和复杂合金化钛合金。PAM技术具有能量集中、弧柱细长的特点，能够在熔炼过程中提供更好的搅拌作用，有助于合金成分的均匀化。PAM技术在钛合金熔炼中，可以有效消除合金中的各种夹杂物，提高合金的纯净度 。

4、水冷坩埚感应熔炼法（CCIM）
这种技术使用感应加热方式，在水冷铜坩埚中进行熔炼。CCIM能够在无坩埚材料污染环境下对材料进行熔炼和处理，因为熔体和坩埚壁处于非接触状态，坩埚壁温度处于冷态，避免了熔体和坩埚壁间的相互作用。这种技术适用于活泼金属的熔炼，能够提供非常纯净的材料 。

5、电渣重熔（ESR）
ESR是一种利用熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺。这种技术可以生产出纯净度高、组织致密、成分均匀的钢锭。ESR过程中，金属熔滴穿过渣池进入金属熔池，由于水冷结晶器的冷却作用，液态金属迅速凝固形成锭子。电渣重熔的产品品种多，应用范围广，适用于多种合金结构钢、高温合金等 。

6、激光选区熔化（SLM）SLM技术是一种增材制造技术，适用于钛及钛合金的直接制造。SLM使用激光作为能量源，按照三维CAD模型逐层扫描金属粉末床层，使金属粉末熔化、凝固并冶金结合，最终形成设计的金属零件。SLM技术能够制造出复杂形状的金属零件，且零件具有近乎全致密的结构和良好的力学性能 。

每种熔炼技术都有其独特的优势和应用场景，选择合适的熔炼技术对于提高钛合金的性能至关重要。