鈦合金微化連鑄坯新技術(shù)大幅降低鈦生產(chǎn)成本

鈦具有強度高、重量輕、耐腐蝕等特點，常用在潛艇、戰(zhàn)斗機等尖端國防裝備上。不過，生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本居高不下限制了這種稀有金屬的廣泛使用。為此，防務(wù)科技實驗所與英國設(shè)菲爾德大學(xué)合作，開發(fā)出一種突破性的鈦生產(chǎn)工藝，只需兩步就能將鈦粉末制成零部件，且這些零部件與鍛造產(chǎn)品的機械性能相當。新工藝可擺脫先前４０道工序的制鈦方法，大大節(jié)省時間和成本。防務(wù)科技實驗所首席材料科學(xué)家馬修·倫特說，這一創(chuàng)新能把鈦零部件的生產(chǎn)成本降低５０％，使其更好地應(yīng)用在潛艇、裝甲車等軍用裝備上。

在鈦合金微化的連鑄出產(chǎn)中，鑄坯呈現(xiàn)的首要表面質(zhì)量疑問是角橫裂，裂紋的發(fā)生方位不安穩(wěn)，在接近外弧及內(nèi)弧面都有能夠呈現(xiàn)，迄今沒有得到安穩(wěn)操控。微合金元素的增加使得鈦水碳當量發(fā)生變化，增大了鈦在凝結(jié)前期進入包晶反響區(qū)的傾向，裂紋敏感性相應(yīng)進步，此外還會導(dǎo)致更多品種的碳化物、氮化物或碳氮化物在更高溫度下的分出，然后降低了鑄坯的高溫延展性，在連鑄進程各種應(yīng)力的效果下，包含曲折應(yīng)力、熱應(yīng)力、相變應(yīng)力、矯直應(yīng)力等，鑄坯呈現(xiàn)橫裂紋的頻率明顯進步。

如鈦棒研討微合金鈦連鑄坯角部橫裂紋缺點構(gòu)成的問題，從理論上研討了連鑄進程第二相粒子的分出行動，并在板坯連鑄出產(chǎn)中進行“臥坯”實驗。研討結(jié)果表明：X65管線鈦中碳氮化鈦、碳氮化鈮、氮化鋁的開端分出溫度分別為1508、1123、1165℃，分出峰值溫度分別為1360、870和840℃；“臥坯”實驗發(fā)現(xiàn)結(jié)晶器內(nèi)及筆直段無裂紋，在距彎月面3270mm處，即對應(yīng)于曲折開端后710mm開端呈現(xiàn)多處外弧橫裂紋，而弧形段內(nèi)無內(nèi)弧裂紋，在曲折段鑄坯角部溫度處于鈦的第Ⅲ脆性區(qū)，一起外弧受拉應(yīng)力，這是形成外弧角橫裂發(fā)生的主要原因。