钛合金板、钛板材的生产加工工艺介绍

钛合金板、钛板材的生产加工工艺介绍。熔炼与铸锭 钛的熔点高，化学性质活泼，在高温或熔融状态下容易与空气和耐火材料发生作用。钛及钛合金通常在真空或惰性气体保护的气氛下，在水冷或液体金属冷却的铜坩埚内熔铸。目前钛锭生产中应用最为广泛的是真空自耗电极电弧炉熔炼。

将一定比例的海绵钛、返回料和合金元素混合均匀后，在液压机上压制成块状(称电极块)，再采用等离子焊接方法将电极块焊接成电极(棒)，在真空自耗电极电弧炉中经二次重熔成锭。为保证铸锭成分均匀，对加入的合金元素、返回料和海绵钛的粒度均控制在一定范围之内，并采取三次真空重熔。

工业规模熔炼的钛合金锭一般为3～6t，大型铸锭达15t。通常用真空自耗电极电弧炉熔得的铸锭为圆形。近年也采用其他方法，如等离子熔炼、电子束熔炼、壳式熔炼和电渣熔炼等，熔得钛合金扁锭和方锭。例如日本采用等离子束炉熔炼得重达3t的扁锭，直接供轧制板带之用。

锻造是破碎铸态结晶组织、改善材料性能和获得一定尺寸、形状板坯的主要方法。板坯锻造前的加热过程中，钛合金很容易与空气发生强烈反应，形成氧化皮和吸气层，降低材料的塑性和其他性能。因此，常采用感应加热或在气密性好的室状电阻炉中加热。

当采用火焰炉加热时，应保持炉内为微氧化性气氛，也可在锭坯表面涂保护层，或在惰性气体中加热。钛合金的热导率低，在加热大截面或高合金化锭坯时，为防止热应力可能引起的锭坯开裂，通常采用低温慢速、高温快速的分段加热法。控制锭坯的加热和终锻温度以及锻造变形量是获得高质量钛板坯的重要保证。

钛合金板坯的锻造一般采用水压机和锻锤。为了保证随后的轧制过程顺利进行和保证板材的表面质量，锻造的板坯和铸锭应进行机械加工，剥去表面裂纹及深度达3～4mm的吸气层。

轧制与铝、铜、钢相比，钛合金板带材轧制时的特点是变形抗力大、塑性低、高温下易氧化，因而加工比较困难。轧制包括热轧、温轧和冷轧。热轧是钛板带生产过程的重要工序。制定钛合金板带材热轧工艺制度时，还应考虑到晶粒组织对力学性能的影响。为了减少加热时吸气层和氧化皮的形成，纯钛和低合金化钛合金采用较低的加热温度，且在热透情况下尽可能缩短保温时间。

然而降低温度会使轧制时变形抗力急剧增加，同时塑性也下降，这对于高合金化钛合金往往是不允许的。钛合金板商家表示为了获得均匀细小晶粒组织和具有良好性能的板带材，生产中常常采用多次热轧、包覆叠轧和温轧等，以保证板带材在α或α+β相区有足够的变形量。因此，确定合理的热轧工艺制度是十分重要的。