熔煉工藝對(duì)Ti-662合金化學(xué)成分均勻性的影響

岳 旭，陳 威，阿熱達(dá)克·阿力瑪斯，曹 瑞，楊嘉珞

(1.新疆湘潤(rùn)新材料科技有限公司，新疆 哈密 839100)(2.西安交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710049)(3.新疆鈦基新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 哈密 839100)

Ti-662合金是一種富β穩(wěn)定元素的兩相高強(qiáng)鈦合金，名義成分為T(mén)i-6Al-6V-2Sn-0.5Fe-0.5Cu,是在Ti-6Al-4V合金中添加β相穩(wěn)定元素發(fā)展而來(lái)的，改善了Ti-6Al-4V合金淬透性不足的缺點(diǎn)，使Ti-662合金大截面零件的強(qiáng)化熱處理成為可能[1-3]。Ti-662合金力學(xué)性能良好、耐熱性能優(yōu)異，而且具有良好的抗氧化性及耐蝕性，被廣泛應(yīng)用于航空航天、海洋工程等多個(gè)領(lǐng)域[4]。

Ti-662合金中Cu、Fe元素的分配系數(shù)k<1，在真空自耗電弧熔煉凝固過(guò)程中會(huì)不斷向液相富集，導(dǎo)致這2種元素在樹(shù)枝狀晶間富集而形成偏析，呈較強(qiáng)的正偏析性[5]。且Cu元素的蒸氣壓比Ti高很多，熔煉過(guò)程中極易揮發(fā)，從而造成鑄錠化學(xué)成分均勻性差，甚至形成宏觀偏析[6, 7]。

在真空自耗電弧熔煉鈦合金過(guò)程中，合金元素添加方式、熔煉次數(shù)、熔煉工藝參數(shù)以及結(jié)晶器規(guī)格等因素均會(huì)對(duì)成分均勻性產(chǎn)生影響[8-10]。劉華等[11]對(duì)TC10鈦合金熔煉工藝進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)減小結(jié)晶器規(guī)格并使用中間合金代替純金屬可以提高Cu元素的成分均勻性。鄭亞波等[12]對(duì)TA13(Ti-2.5Cu)鈦合金的熔煉工藝進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在惰性氣體保護(hù)和低熔速熔煉工藝下，能有效避免Cu元素的宏觀偏析。贠鵬飛等[13]研究發(fā)現(xiàn)，充氬熔煉能夠減小鑄錠不同部位Al、Mo、Fe元素含量的偏差。

開(kāi)展鑄錠大型化研制工作對(duì)于增加批次產(chǎn)品數(shù)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品批次質(zhì)量一致性具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)φ700 mm以上大規(guī)格Ti-662合金鑄錠熔煉工藝的系統(tǒng)性研究尚不充分。為此，進(jìn)一步研究了合金元素添加方式、熔煉次數(shù)和充氬熔煉等因素對(duì)Ti-662合金大規(guī)格鑄錠化學(xué)成分均勻性的影響，通過(guò)對(duì)熔煉結(jié)果對(duì)比分析，以期為工業(yè)化生產(chǎn)具有高均勻性化學(xué)成分的Ti-662合金大型鑄錠提供參考。……