钛合金VAR熔炼用电极块压制过程模拟研究

采用数值模拟方法研究钛合金真空自耗电弧熔炼(VAR)用电极块的压制过程,借此达到优化电极块压制成型工艺参数及改进模具设计的目的。借助Shima-Oyane本构模型并结合相关实验重点对电极块压制过程中的相对密度分布、粉末颗粒的流动规律进行分析。同时对现有压制模具进行优化,将凸模的圆弧段改为直线并减小斜边倾斜角度。凸模优化后,粉末颗粒整体流动性增加,电极块相对密度提高,表面裂纹基本消除。     

影响TC18钛合金铸锭成分均匀性的因素

TC18钛合金铸锭是通过真空自耗冶炼方法获得的。由于该合金需要添加的元素较多,加上还有Fe和Cr易偏析元素,因此成分均匀性很难控制。主要从原材料的验收控制、布料及压制电极方法改进以及冶炼工艺的调整、设备精度的确保等方面来解决TC18钛合金的成分偏析问题。通过本次工艺改进,电极制备的均匀性得到了很好的控制,熔炼熔池深度也得到了控制,最终确保了铸锭的成分均匀性,取得了很好的效果。     

加料方式对锆合金铸锭成分均匀性的影响

分别以合金包方式与人工混料方式加入合金元素,经三次真空自耗熔炼制出了两个Zirlo锆合金铸锭.通过对熔炼的一次、二次和三次铸锭的化学成分进行对比,分析了加料方式对铸锭成分均匀性的影响.结果表明,与合金包加料方式相比,采用人工混料的加料方式能明显提高锆合金铸锭成分的均匀性.     

海绵钛电极块压制模具的结构优化

针对80 MN海绵钛压机所压制的电极块从凸模中脱模困难及电极块密度分布不均的问题,通过有限元软件模拟分析了电极块在脱模过程中,凸模和电极块的应力场、主应力、速度场分布情况,定量分析了电极块所受的摩擦力,找出了脱模困难的原因。在此基础上,优化了凸模成型面形状,模拟分析了优化后凸模尖角处的强度、脱模过程及电极块的密度分布情况。优化后的凸模不仅彻底解决了电极块脱模困难的问题,而且电极块密度不均匀的情况得到了改善。     

熔炼方式对TC17钛合金铸锭化学成分及棒材组织均匀性的影响研究

对比分析一次电子束冷床炉熔炼(EBCHM)加一次真空自耗电弧炉熔炼(VAR)和三次真空自耗电弧炉熔炼生产的φ820 mm TC17钛合金铸锭的化学成分均匀性,以及由这两种铸锭经相同工艺锻造得到的棒材的组织均匀性。结果表明,通过原材料控制和工艺参数设计,两种熔炼方式均可生产出化学成分均匀、杂质含量可控的大规格TC17钛合金铸锭,且EBCHM+VAR工艺在残钛回收方面具有优势;两种工艺得到的铸锭,经相同的锻造工艺可获得组织均匀的棒材,为航空转动件提供材料支撑。     

VAR熔炼制备超大规格TC4 ELI钛合金铸锭研究

舰船和海洋领域对钛合金材料的需求呈大型化发展趋势,铸锭作为锻件和板材的母材,其大型化也势在必行。为满足大型铸锭的工业化生产,采用有限元分析法对真空自耗电弧熔炼（VAR）超大规格TC4ELI钛合金一次锭和成品锭的熔炼过程进行了数值模拟研究。结果表明,一次锭熔炼过程中稳弧电流和稳弧周期直接影响熔池中夹杂物的运动轨迹;对于TC4 ELI钛合金一次锭熔炼,较为合适的稳弧参数为稳弧电流30 A,稳弧周期40 s;成品锭熔炼时,降低熔炼电流,增大稳弧电流和稳弧周期,即加强VAR熔炼过程中的搅拌有助于提高铸锭成分均匀性和表面质量。根据数值模拟结果进行了12.8 t级超大规格TC4 ELI钛合金铸锭的工业化生产,所得铸锭表面质量良好,成分均匀。     

超高强度β21S合金铸锭成分均匀性的控制

针对超高强度β21S合金（Ti-3al-15Mo-2.7Nb-0.2Si)熔炼上的技术难点,采用真空自耗电弧熔炼和真空凝壳浇铸的方法,研究了Mo,Nb合金元素的添加式以及熔炼工艺参数对该合金铸锭成分均匀性的影响,结果表明：以Ti-Nb,Ti-Mo中间合金为配料,采用合理的熔炼工艺,可获得性能良好,成分均匀的β21S合金铸锭。     

美国钛金属公司TIMETAL622钛合金的成分和性能

TIMETAL622钛合金(Ti-6Al-2Sn-ZZr-2Mo-2Cr-0.23Si)可用来制造飞机骨架和发动机结构中的耐损件,它的断裂力学性能相当于β退火态的Ti-6Al-4V合金,但强度更高,在冶金上是一种间隙固溶元素含量极低(ELI)的α+β合金.     

钛合金铸锭偏析规律的研究进展

本文介绍了钛合金发展以来,国内外对熔炼钛锭偏析的研究进程.钛合金的熔炼工艺正在发生改变,钛合金的研究也逐渐细化,这些研究为今后钛合金的发展起到了重要的推动作用.     

TC4钛合金均匀性研究

通过分析TC4合金铸锭和板坯纵向头中尾各部位的横截面圆心、1/4r、1/2r、3/4r和边沿五个位置的化学成分均匀性,和铸锭纵向头中尾的横向低倍检测,通过均匀性研究验证了中间合金类别、海绵钛和中间合金的颗粒度、混料、熔炼等工艺选择的合理性。     

高含钨铝基复合屏蔽材料的成分均匀性控制

利用粉末冶金法制备高含钨铝基复合屏蔽材料,针对复合体系的混料过程,探究混料工艺和原料颗粒尺寸对材料成分均匀性的影响。结果表明：与球磨法相比,针对所述体系,三维混料能够有效减少混料过程对钨颗粒的破碎作用,避免小粒径钨在基体内的微观局部团聚。采用三维混料工艺,当混料时间为3 h时,即可实现钨在体系内的均匀分散。对比不同原料颗粒尺寸下材料的成分均匀性,当钨粉和铝粉的平均粒径分别为10.6和23.2μm时,能够有效削弱二者间密度差异对混料过程带来的不利影响,同时避免钨粉粒径过小造成的团聚现象,实现钨在基体中的均匀分散。基于上述原料体系制备复合板材,所制板材内各组分具有良好的分散均匀性,板材孔隙率低于0.5%,抗拉强度高达264 MPa。     

航空航天用Ti60高温钛合金铸锭制备工艺

针对Ti60高温钛合金在熔炼工艺上的关键技术,选用等级较高的0A级军工小粒海绵钛以及合适的中间合金,采用真空自耗电弧炉熔炼,通过控制熔炼电流电压等关键工艺参数,制备出Φ310 mm大型Ti60高温钛合金铸锭.铸锭表面质量良好,没有出现冷隔和不到边等缺陷.经检测,各合金元素在铸锭上均匀分布,杂质元素含量以及分布控制较好,...     

纯钛电极块压制的工艺研究

在我厂真空自耗炉熔炼钛锭用的纯钛自耗电极工艺开发中.为了将颗粒状海绵钛压制成符合自耗熔炼电极质量要求的电极块,技术人员结合我公司白耗炉、压机设备的实际状况,通过对自耗熔炼电极的质量要求理论分析,在压机压力能力的范围内,得出了适合我厂生产设备能力的电极块的压制方式、电极块密度以及尺寸,成功地压制出质量满意的电极块,并最终生产出了合格的产品.     

钛合金粉末热等静压数值模拟及性能研究

利用大型的有限元软件MSC.MARC对钛合金粉末在热等静压(HIP)条件下的变形和致密化规律进行研究,并以典型的TC4(Ti-6Al-4V)粉末为原材料,以数值模拟为工艺指导,进行TC4粉末材料热等静压成形试验,全面分析了热等静压成形的钛合金材料的微观组织和力学性能。结果表明:粉末冶金Ti-6Al-4V微观组织均匀细密,主要有片状α相和相间β相组成,在颗粒与颗粒的交界处,有等轴α相组织的存在,这种特殊的微观组织导致粉末冶金Ti-6Al-4V材料具有不低于锻件的力学性能。     

Ti—15Mo—3Al—2.7Nb—0.2Si钛合金的成分,加工工艺与性能

Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si合金(简称β21钛合金)是近年来美国TIMET公司研制开发的一种综合性能优异的亚稳β型钛合金.国外研究表明:该合金和Ti-15-3钛合金相似,具有与工业纯钛相同的冷变形性能,可轧成板材、带材和箔材,也可加工成棒材和锻件.该材料在冷状态下可加工成形钣金构件,经时效后在保证具有较高塑性     

搅拌磁场对Ti1023铸锭宏观组织和成分的影响

研究了真空自耗电弧熔炼Ti1023钛合金过程中,搅拌磁场对铸锭宏观组织和铁元素含量的影响。结果表明,熔融金属在没有搅拌磁场的状态下凝固,铸锭的晶粒粗大且中间等轴晶和柱状晶的界线比较明显。施加搅拌磁场后,晶粒变细。磁场对不同熔化阶段的铸锭组织的影响程度不同,在熔炼阶段对组织影响最强,补缩阶段次之,起弧阶段最弱。未施加磁场时,熔池较窄,施加磁场后,熔池变宽,并且铁元素的偏析有一定程度的减轻。