寶雞力航鈦業(yè)有限責(zé)任公司利用德國(guó)進(jìn)口2400kW電子束冷床熔煉爐(ALD公司生產(chǎn))熔煉扁錠。原材料主要由海綿鈦、Al-V中間合金、Al豆以及TC4返回料組成，其中返回料約占原材料總量的80%。返回料由公司返回料回收處理生產(chǎn)線進(jìn)行專業(yè)化處理。采用水平進(jìn)料方式，控制熔煉工藝參數(shù)1次熔煉成功TC4鈦合金扁錠。

 

Ti-6Al-4V(TC4)鈦合金是一種典型的α+β型兩相鈦合金，具有優(yōu)異的綜合性能，大量應(yīng)用于航空、航天、艦船、兵器、化工、醫(yī)療、體育休閑等領(lǐng)域。世界上生產(chǎn)的鈦合金中，50%以上是TC4鈦合金，在宇航工業(yè)應(yīng)用方面，TC4鈦合金的使用量占80%以上。TC4鈦合金已成為世界上所有鈦合金牌號(hào)中品種規(guī)格較齊全、工業(yè)量最大的國(guó)際通用型鈦合金。目前常用的鈦合金熔煉工藝是真空自耗電弧熔煉(VAR)，采用該工藝需要預(yù)先壓制電極。為保證電極的強(qiáng)度，返回料僅能少量地添加到電極中，回收利用率受到限制，降低成本作用有限。電子束冷床熔煉m.lzjnhb.com技術(shù)的日趨成熟為鈦合金的低成本化制備提供了重要的技術(shù)途徑。EBCHM有如下優(yōu)點(diǎn)：1)較好地消除高、低密度夾雜，可獲得組織均勻的鑄錠；2)可100%利用返回料，而生產(chǎn)Ti-6Al-4V合金的VAR只能利用30%以下的返回料；3)可1次熔煉成錠；4)可生產(chǎn)扁錠，減少后續(xù)加工量。本研究采用EBCHM代替?zhèn)鹘y(tǒng)的VAR，通過(guò)大量添加返回料，單次熔煉生產(chǎn)TC4鈦合金扁錠；扁錠表面處理、包覆后直接開(kāi)坯軋制，制備8 mm厚TC4鈦合金板材；同時(shí)將VAR和EBCHM鑄錠制備板材的制造成本進(jìn)行了對(duì)比。

1) 采用電子束冷床熔煉爐(EBCHM)單次熔煉，成功制備出成分均勻的TC4鈦合金扁錠；鈦板坯包覆后經(jīng)多火次熱軋，試制出8 mm厚板材，板材的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到GB/T 3621—2007和使用要求。

2) 單向軋制板材的室溫拉伸強(qiáng)度較交叉軋制的高，而伸長(zhǎng)率略低；固溶+時(shí)效熱處理顯著提高板材的室溫拉伸強(qiáng)度。

3) 返回料均為正常添加量時(shí)，與真空自耗電弧熔煉(VAR)相比，EBCHM可節(jié)省原料成本約37%；而當(dāng)返回料添加量相同時(shí)，用EBCHM扁錠制備板材比用VAR降低加工成本約43%。

 

然而，成本問(wèn)題限制了其廣泛應(yīng)用。世界各國(guó)，尤其是美、日、俄、中國(guó)等都在積極尋找降低成本的方法和工藝。鈦合金的成本主要取決于原料成本和熔煉、加工成本。鈦板經(jīng)表面處理、包覆后在1 200 mm可逆式熱軋機(jī)上進(jìn)行開(kāi)坯軋制。開(kāi)坯后分單向和交叉軋制兩種工藝進(jìn)行多火次軋制。累積相變點(diǎn)以上的變形量不低于50%，相變點(diǎn)以下變形量不低于70%，獲得8 mm厚度規(guī)格的板材。為了降低成本，一方面采用廉價(jià)元素，降低原料成本；另一方面改進(jìn)生產(chǎn)工藝，降低熔煉和加工成本。目前，世界上提煉海綿鈦均采用Kroll法，尚無(wú)可行的低成本生產(chǎn)方法取代該方法，因此，在海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)未取得重大突破之前，僅通過(guò)使用價(jià)格低廉的合金化元素的方法難以使鈦合金成本大幅降低。然而，鈦合金生產(chǎn)過(guò)程中，由于切頭、切邊、表面車削清理等加工需要，會(huì)產(chǎn)生大量的返回料。由于鈦合金返回料的成本只有一些篩選、破碎、清理帶來(lái)的附加成本，不到海綿鈦成本的三分之一。若能在合金制備過(guò)程中大量利用返回料，則可以顯著降低成本。常規(guī)生產(chǎn)流程制備的鈦合金板材的成本構(gòu)成中，海綿鈦成本占總成本約40%，合金化元素的成本僅占總成本6.7%；熔煉和變形加工成本分別各占總成本約20%和約26%。因此，降低原料成本且縮短加工流程是降低鈦合金成本的有效途徑。