鈦合金電極塊混料均勻性對鑄錠成分的影響

趙小花，王錦程，劉 鵬，吳 偉，王凱旋，劉向宏,孫 鵬

(1.西北工業(yè)大學(xué) 材料學(xué)院，陜西 西安 710072) (2.西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司，陜西 西安 710018)

鈦合金特有的抗氧化性、高比強度、低密度等特點使得其在航空先進(jìn)發(fā)動機的應(yīng)用上具有明顯優(yōu)勢[1,2]，因而被列為國家“兩機”專項戰(zhàn)略性材料。航空發(fā)動機對鈦合金材料的純凈性、均勻性[3]和一致性有著更高的要求，因此，工程化生產(chǎn)過程中鈦合金鑄錠成分均勻性的控制成為研究熱點。目前，針對熔煉工藝研究[4]的報道較為普遍，但關(guān)于前端電極成分均勻性的研究鮮有報道。然而，鈦合金鑄錠的工程化制備過程中，電極塊的形狀、成分及致密度對于后續(xù)工序具有重要影響。如果控制不當(dāng)，可能造成熔煉過程掉渣而引起冶金缺陷[5]。本研究針對工程化制備鈦合金鑄錠的基本工序(電極塊混料—電極塊壓制—電極焊接—真空自耗電弧熔煉)中的前2個環(huán)節(jié)，研究了電極塊成分對成品鑄錠成分均勻性的影響，以期在批量化生產(chǎn)中通過控制電極塊質(zhì)量提高鑄錠成分均勻性。

1 模擬條件和實驗方法

電極塊制備是指將一定配比的海綿鈦、中間合金和純金屬等物料混合，在油壓機模腔內(nèi)壓制成一定形狀的機械混合物[6,7]，如圖1所示。該機械混合物是后續(xù)熔煉的基本單元，本研究采用數(shù)值模擬和實驗相結(jié)合的方法對該過程開展系統(tǒng)研究。假設(shè)電極塊中的原材料分布狀態(tài)為極限非均勻混合和均勻混合2種，對其進(jìn)行3次真空自耗電弧熔煉的數(shù)值模擬，對比成品鑄錠的成分分布規(guī)律。……