Ti-Al-Fe-O熔體中氧化鋁析出行為的研究

戎宇航， 朱翔鷹*， 陳軍修， 吳長軍，涂浩， 王建華， 蘇旭平

（1.江蘇省材料表面科學與技術重點實驗室，江蘇 常州 213164； 2.常州大學材料科學與工程學院，江蘇 常州 213164）

近年來含鈦鋼種迅速發展，已經從傳統的含鈦不銹鋼擴展至無間隙原子鋼[1]、雙相鋼[2]、耐火鋼[3]、低合金高強鋼[4]、微合金碳鋼[5-9]等。由于鈦元素可以和碳、氮、氧等元素形成穩定的化合物，因此鋼中添加鈦元素可以起到釘扎碳原子、脫氧、脫氣、晶粒細化和合金化等作用[10]。鈦鐵合金是煉鋼中最重要的鈦元素添加劑，不斷涌現的先進含鈦鋼種對鈦鐵合金的成分要求也愈來愈高。鈦鐵合金尤其是高鈦鐵合金（ω（Ti）=65%～75%）須滿足低鋁低氧的要求，即ω（Al）和ω（O）須分別低于2 %。目前鈦鐵合金的生產方法主要是重熔法[10-11]和鋁熱還原法[12-14]。重熔法利用金屬鐵和金屬鈦重熔獲得鈦鐵合金，該法能滿足鈦鐵合金低鋁低氧的要求，但金屬鈦資源少而且價格高，限制了應用范圍。鋁熱法利用鈦鐵礦、金紅石、鋁粉、氧化劑、造渣劑在爐外點火熔煉獲得鈦鐵合金，該法效率高、成本低、綜合污染少。鋁熱法生產的ω（Ti） ≤ 40%鈦鐵合金能滿足低鋁低氧的要求，但高鈦鐵不能。

為了追求低鋁低氧目標，研究人員開展了鋁熱法制備高鈦鐵的脫氧極限、ω（Al）和含氧相之間的關系的研究。CHUMAREV等[15]指出僅用鋁作還原劑無法制備出ω（O）低于5%的高鈦鐵，原因是合金的初始凝固相中含有Ti-Fe-O固溶體和Ti4Fe2O化合物，除此以外合金中還有Ti3O2和TiO相。他們還總結了ω（Al）為8%～10%時，ω（Ti）、ω（O）遵循如下經驗關系式：

牛麗萍等[16]、豆志河等[17-19]、宋雪靜等[20]研究了基于鋁熱法的粗高鈦鐵和精煉高鈦鐵的制備工藝，其中粗高鈦鐵僅采用鋁作為還原劑，其成分見表1；……