電子束冷床熔煉(EBCHM)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)較好地高、低密度夾雜，可獲得組織均勻的鑄錠;2)可利用返回料，而生產(chǎn)Ti-6Al-4V合金的VAR只能利用30%以下的返回料;3)可一次熔煉成錠;4)可生產(chǎn)扁錠，減少后續(xù)加工量。研究人員采用EBCHM代替?zhèn)鹘y(tǒng)的VAR，通過大量添加返回料，單次熔煉生產(chǎn)TC4鈦合金扁錠。扁錠表面處理、包覆后直接開坯軋制，制備8mm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。
利用某公司德國進(jìn)口2400kW電子束冷床熔煉爐熔煉扁錠。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)一次熔煉成功TC4鈦合金扁錠。
板坯經(jīng)表面處理、包覆后在10mm可逆式熱軋機(jī)上進(jìn)行開坯軋制。開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8mm厚度規(guī)格的板材。
板材經(jīng)表面酸洗、真空退火處理后，加工成板材拉伸試樣。室溫拉伸試驗(yàn)在NSTTON5885電子材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，金相組織觀察在蔡司金相顯微鏡(Axiovert 0mat)上進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明：
(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。板坯包覆后經(jīng)多火次熱軋，試制出8mm厚板材，板材的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到GB/T 3621-07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。其中經(jīng)950℃，1h，水淬+540℃，4h，爐冷處理后板材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，且沒有明顯的塑性下降。
(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%。 |
