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          海綿鈦中殘留氯化鎂對鈦及鈦合金熔鑄的影響

          2018/3/6 8:28:33點擊:

          海綿鈦是輕而質地堅硬且呈蜂窩狀的疏松產品,不能直接應用于鈦制產品生產,必須經過高溫熔煉成致密的鈦錠才能應用于鈦材加工。用海綿鈦在真空自耗電弧爐熔煉鈦及鈦合金,需要將海綿鈦顆粒及合金料壓制成塊,組焊成自耗電極使用。鑄錠熔煉是在密閉的真空室中進行的,熔煉過程中不可能對熔體進行化學成分調整,故海綿鈦對鑄錠質量的控制起著非常重要的作用。鎂熱還原法生產的海綿鈦中,不可避免地會殘留有氯化鎂,這些氯化鎂會對電極、鑄錠及熔煉設備產生不良影響。因此,研究海綿鈦中殘留氯化鎂對鈦及鈦合金熔鑄的影響,對生產實踐中提高產品質量具有重要的意義。

            殘留氯化鎂吸濕引起電極表面出現析出物。鎂熱法生產的海綿鈦殘留物主要為氯化鎂,在空氣中易潮解生成水合物。該水合物呈白色,含水多少與接觸的空氣潮濕程度、接觸時間成正比。熔煉加熱過程中,含水氯化鎂分解出的水汽和氧化鎂,會增加鑄錠的含氧量。已有研究表明,因氧偏析,鈦材容易出現發亮的富α層。在軋制過程中,富α層界面兩側的變形不協調,導致局部應力提高,材料脆化,從而引起開裂。

            殘留氯化鎂對鑄錠表面的影響也很大。鑄錠表面的沉積物由細小的氧化物、氯化物等夾雜逐層沉積構成。覆蓋在氧化物表面的無水氯化鎂,在空氣中冷卻吸濕、溶解,匯集大量水分。當沉積的氯化鎂較多時,放置一段時間,還會出現氯化鎂水溶液。鑄錠的殘余熱量會使氯化鎂溶解形成的溶液蒸發部分水分,但不能完全脫除水分,因而沉積物粘滯、附著在鑄錠表面,不易清除。將表面有這種“黑殼”或“黑斑”的一次鑄錠直接入爐,進行二次熔煉,勢必會帶入大量水分和氧化物夾雜,既增大了真空熔煉控制難度,又使鑄錠易產生氣孔、夾雜等質量缺陷。

            殘留氯化鎂對真空熔煉過程的危害主要有4點:增大發氣量,降低熔煉真空度;增加氣體雜質含量和氣孔數量;殘留高熔點顆粒,增大裂紋傾向;以及腐蝕真空系統,降低設備壽命。

            鎂熱還原法生產的海綿鈦,不可避免會殘留有氯化鎂。要減少氯化鎂對鈦及鈦合金熔鑄的影響,除了選擇氯化鎂含量低的海綿鈦外,可以從以下幾方面著手:

            (1)避免海綿鈦長時間暴露在空氣中。要求從海綿鈦拆封到進真空爐這段時間需嚴格按工藝規程控制操作。尤其是在陰雨季節,應盡量縮短打開海綿鈦包裝桶到壓制成電極的時間,稱混料運送海綿鈦顆粒過程加防護罩。

            (2)杜絕海綿鈦與水接觸。存放海綿鈦的場所,嚴禁用水沖洗。與海綿鈦接觸的設備、器具,如果用水沖洗過,重新使用前須吹干。被水浸過的海綿鈦嚴禁直接使用。

            (3)余料防水儲存。批次壓制電極常剩余海綿鈦料,須按批號存放在有蓋容器內,最好能密封,且存放時間不宜過長。重新使用前,必須加熱烘烤處理。若遇陰雨天氣,應適當提高加熱溫度。配高牌號鑄錠應不用或盡量少用余料。

            (4)熔煉穩定操作,減少電流沖擊。在熔煉過程中,電弧不穩定、電流沖擊大,鑄錠表面出現魚鱗狀波紋、長刺現象就嚴重,就越容易沉積揮發物。

            (5)及時清除沉積物。電極、鑄錠表面和真空系統內的沉積物有害無利,必須按清除程序和制度及時清除。

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