DOC《3150KWB BMO-01型大功率电子束冷床炉熔炼TC4钛合金》

随着熔炼的进行,进料速度趋于稳定,挥发损失的铝元素量逐渐开始小于进入冷床内原料中铝的总量,冷床中铝元素的含量和铸锭中铝元素含量逐渐平稳. 3.4 TC4钛合金铸锭组织p性能 图1是TC4钛合金铸锭径向和轴向低倍宏观形貌,铸锭中心是较小的等轴晶粒,而从外向内和向上是粗大的柱状组织.液态TC4钛合金流入结晶器后,在冷却水的作用下,表面先成核凝固.随着铸锭下拉进入拉锭室,通过冷却水的进一步冷却,铸锭内形成上面温度高、下面温度低、中心温度高、表面温度低的温度场,在表面先结晶的晶粒沿温度梯度方向生长.随着铸锭的不断下拉,整个拉锭室冷却温度不断提高,温度梯度减小,铸锭中心的液态TC4钛合金趋于均匀,开始均匀形核并形成等轴晶. 图1 TC4钛合金铸锭径向(a)和轴向(b)宏观形貌 Fig.1 Macrostructure of radial direction (a) and axial direction (b) of ingot of TC4 titanium alloy 图2是TC4钛合金锻造板材径向和轴向显微组织照片,可以看出,径向和轴向差别不大,都为片状组织,原始晶粒粗大,晶界清晰可见,要获得更为细小的均匀组织和更好的性能,前期的充分锻造是必要的. 图2 TC4钛合金锻造板材径向(a)和轴向(b)微观组织 Fig.2 Microstructure of radial direction (a) and axial direction (b) of forging plank of TC4 titanium alloy 表3是TC4钛合金铸锭板材径向和轴向取样的力学性能,径向和轴向存在明显的差异,轴向明显优于径向,换向轧制后这种差距会减小,热处理后性能差距也会减小.和常规TC4钛合金相比,其性能比较稳定,符合国标. 表3 TC4钛合金铸锭径向和轴向力学性能 Fig.3 Mechanical properties of radial/axial direction of ingot of TC4 titanium alloy 部位 拉伸强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 断面收缩率/% 径向

845 722

13 33

851 731

11 30 轴向

897 786

12 36

894 783

10 29

4 结论 1)3150KWB BMO-01型大功率电子束冷床炉熔炼TC4钛合金时,第一排摆放料配料采用铝元素质量分数为7.50%,后面的熔炼料铝元素质量分数为7.30%,钒元素质量分数整体保持一致为4.06%,使用该成分配比熔炼出的TC4钛合金铸锭各合金元素含量符合国标要求. 2)通过对TC4钛合金冷凝壳中和铸锭轴向铝元素元素分布情况的分析,说明第一排摆放料配料采用7.50%铝元素质量分数是正确的,补偿了TC4钛合金冷凝壳和锭头部分较为严重的铝元素挥发损失,而铸锭径向铝元素的含量没有明显变化,比较均匀,熔炼效果良好. 3)获得的TC4钛合金铸锭质量良好,表面光滑,无冷隔、气孔;

铸锭从外向内和向上是粗大的柱状组织,中心是较小的等轴晶粒;

力学性能稳定,符合国标. 参考文献 [1] 郑亚波,陈锋,乔璐,等. 电子束熔炼炉单次熔炼TA10钛合金[J].中国有色金属学报,2013,23(1)381-386. [2] 毛小南,罗雷,于兰兰. 电子束冷床熔炼工艺参数对TC4钛合金Al元素挥发的影响[J]. 中国有色金属学报,2010,20(1)419-424. [3]马宏声. 钛及难熔金属真空熔炼 [M].长沙:中南大学出版社,2010,12:106-124. [4] 莫畏. 钛[M]. 北京:冶金工业出版社,2008:371-372. [5] 韩名臣,张英明,周义刚,等. TC4钛合金电子束冷床熔炼过程中LDI和HDI的去除[J]. 稀有金属材料与工程,2008,37(4)665-669. [6] 张英明,周廉,孙军,等. TC4合金电子束冷床熔炼过程中Al元素的挥发计算[J]. 稀有金属材料与工程,2008,37(增刊3):99-101. [7] 张英明,孙军,韩名臣,等. TC4合金的电子束冷床熔炼研究[J]. 宇航材料工艺,2007(5)50-52. ........