钛及钛合金铸件生产过程

钛及钛合金铸造工艺流程1. 简介钛及钛合金是一种重要的结构材料，广泛应用于航空航天、船舶制造、化工等领域。

铸造是一种常用的钛及钛合金加工方法，它能够生产出复杂形状且具有优良性能的零件。

本文将介绍钛及钛合金的铸造工艺流程。

2. 材料准备首先，需要准备好所需的铸造原料，包括钛及钛合金的粉末、添加剂以及其他合金元素。

这些原料需要经过严格的质量检验和筛选，以确保其纯度和质量符合要求。

3. 配料和熔炼在材料准备完成后，需要按照比例将钛及钛合金粉末和其他添加剂进行配料。

配料过程需要严格控制各种元素的含量，以满足零件的使用要求。

接下来，将配料好的粉末在真空或惰性气氛下进行熔炼。

这种熔炼方法可以有效地避免氧化反应，保证钛及钛合金的纯度。

通过控制熔炼温度和时间，可以使合金达到所需的化学成分。

4. 铸型设计和制备在熔炼完成后，需要设计和制备合适的铸型。

铸型的设计需要考虑到零件的形状、尺寸以及复杂度。

制备铸型的材料通常是石膏、陶瓷或金属，这些材料需要具有较高的耐热性和耐腐蚀性。

5. 铸造铸造是将已熔融的钛及钛合金浇注进铸型中，使其在特定的温度下凝固成型的过程。

在铸造过程中，需要控制浇注温度、浇注速度和浇注压力，以确保零件的密度和质量。

6. 除砂和清理当零件凝固完成后，需要进行除砂和清理工作。

这个工序的目的是去除铸件表面的毛刺、砂痕和氧化物等杂质，使铸件表面光滑。

7. 热处理对于一些具有特殊性能要求的钛及钛合金铸件，还需要进行热处理。

热处理可以改善零件的力学性能和耐腐蚀性能，使其达到设计的要求。

常用的热处理方法包括退火、固溶处理和时效处理等。

8. 检验和修复完成全部工艺后，需要对铸造零件进行严格的检验。

常用的检验方法包括外观检查、尺寸测量和化学成分分析等。

如果有任何缺陷或不合格情况，需要进行修复。

9. 成品处理和包装最后，对经过检验合格的铸件进行成品处理和包装。

这包括去除表面氧化层、打磨抛光以及采用适当的防护材料进行包装，以确保产品的安全运输和储存。

铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图；2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；3）造型与制芯；4）熔化与浇注；5）落砂清理与铸件检验等主要工序。

一、成形原理铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。

图1 铸造成形过程铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。

但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。

二、型砂的性能及组成1、型砂的性能型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。

2、型砂的组成型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。

铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。

铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。

为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤粉、锯末、纸浆等。

型砂结构，如图2所示。

图2 型砂结构示意图三、工艺特点铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。

与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。

铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。

2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。

钛合金的熔炼与制备钛合金是一种具有高强度、低密度、优异的抗腐蚀性能和良好的高温强度的先进材料。

它广泛应用于航空、航天、化工、汽车和医疗等领域。

钛合金的熔炼与制备是其获得优异性能的关键。

本文将介绍该过程的基本情况以及其发展趋势。

一、钛合金的熔炼钛合金通常使用熔模铸造、真空电弧熔炼和粉末冶金等方式进行制备。

其中熔模铸造和真空电弧熔炼是最常用的方法。

下面将对这两种方法进行详细介绍。

1、熔模铸造熔模铸造又称熔模法或精密铸造法，是指钛合金加入铸造模中，利用热力学原理使金属熔融并凝固成型的一种工艺。

该方法适用于生产中小型、复杂、精密钛合金铸件。

使用熔模铸造方法加工的钛合金件具有较高的成形精度和良好的表面质量，而且可以制造出形状和重量特殊的零部件。

但是，这种方法的缺点是成本高、制造周期长并且机械性能较差。

2、真空电弧熔炼真空电弧熔炼是指采用电弧在真空或惰性气氛下将钛合金熔化，然后将熔融合金浇注成型。

真空电弧熔炼的工艺流程与普通的真空熔炼方法相似。

在制备钛合金材料时，真空电弧熔炼是最常用的方法之一。

它可以用来制备各种不同种类的钛合金材料，提供多种材质选择，有一定的成本优势和高效性。

然而，使用这种方法制备的钛合金材料容易出现完全凝固并且内部不均的现象，影响其机械性能和成型质量。

二、钛合金的制备粉末冶金是目前制备钛合金的主要技术之一。

粉末冶金是一种通过混合、成型和烧结等多个工序制备金属或合金件的方法。

它利用粉末状的钛合金材料制备成型零件。

粉末冶金制备钛合金零件的过程主要包含以下几个步骤：粉末钛合金的混合、制备成型件、烧结、热处理以及表面处理。

该方法有很多优点，例如可以制造出形状复杂、成分一致、精度高的零件。

此外，其还具有成本低、资源利用率高、环境友好等优势。

不过，这种方法的缺点是进行成型需要较高的成型压力，以及制造过程中可能会产生残余应力、孔隙和裂纹等缺陷，从而影响材料的结构和性能。

三、结论钛合金的熔炼和制备是生产高品质钛合金制品的关键。

钛及钛合金的成型方法及应用＊范兴平，王　军（攀枝花学院材料工程学院，攀枝花６１７０００）摘要 钛及钛合金因具有优异的耐腐蚀性及综合的力学性能而广泛应用于各个行业。

综述了国内外钛及钛合金材料的研究进展以及应用情况，对目前钛及钛合金铸造、锻造、焊接、粉末冶金及机加工等成型方法作了详细介绍，指出了各种成型方法的优缺点。

并对各种成型方法在钛制品中的应用作了相关评价，提出了各方法在钛制品工业生产中的发展方向。

关键词 钛合金　成型方法　生产工艺中图分类号：ＴＧ１４６．２＋３ 文献标识码：ＡＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　ＡｌｌｏｙｓＦＡＮ　Ｘｉｎｇｐｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｊｕｎ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａ　６１７０００）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｌｌｏｙｓ　ａｒｅ　ｕｓｅｄ　ｗｉｄｅｌｙ　ｉｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓ－ｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｓｕｐｅｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ｂｒｉｅｆｌｙ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｌｌｏｙｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ａｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｃａｓｔｉｎｇ，ｆｏｒｇｉｎｇ，ｗｅｌｄｉｎｇ，ｐｏｗｄｅｒ　ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　ａｎｄｍａｃｈｉｎｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｐｐｌｉｃａ－ｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｆｉｅｌｄｓ　ａｒｅ　ａｌｓｏｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｌｌｏｙ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　＊攀枝花学院校级一般课题基金（２０１２ＹＢ３５）　范兴平：男，１９７９年生，博士，讲师，从事钛及钛合金制备方面的研究　Ｅ－ｍａｉｌ：ｆａｎｘｉｎｇｐｉｎｇ１２３＠１６３．ｃｏｍ　王军：男，１９７２年生，硕士，副教授，从事材料物理方面的研究　Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｚｈｘｙｗｊ＠１６３．ｃｏｍ０　引言与普通的金属材料相比，钛具有非常多的优点：在力学性能方面，钛不仅具有较高的比强度，还具有优异的韧性和抗疲劳性；在化学性能方面，钛在自然条件下就可以形成致密的氧化膜，该氧化膜能抵抗外界多种化学介质的腐蚀，具有优异的耐腐蚀性能；更值得一提的是，钛合金在５５０℃高温下长期使用，仍能保持较好的持久强度和热稳定性，且当氧、氢、氮等含量较低时，在超低温度条件下仍具有良好的延性和韧性。

钛合金铸造设备与工艺钛合金铸造设备与工艺是指用于制造钛合金铸件的设备和工艺流程。

钛合金是一种广泛应用于航空、航天、能源等高科技领域的重要结构材料，具有高强度、良好的耐腐蚀性和高温性能等优点。

因此，钛合金铸件的制造对于提高产品性能和降低成本具有重要意义。

钛合金铸造设备主要包括熔炼设备、熔模设备和铸造设备。

熔炼设备用于将钛合金原材料加热至熔点，通常是采用电弧熔炼、电感熔炼或电子束熔炼等方法进行。

熔模设备用于制备铸造钛合金铸件所需的熔模。

一般来说，熔模可以采用陶瓷熔模、石膏熔模或石蜡熔模等材料制作而成。

铸造设备则用于将熔融钛合金注入熔模中，一般采用重力铸造、压力铸造或真空熔体浇铸等方法进行。

钛合金铸造工艺主要包括砂铸、熔模铸造和精密铸造等。

砂铸是一种传统的铸造方法，适用于制造较大、结构简单的钛合金铸件。

该工艺采用耐火砂芯作为熔模进行铸造，然后再进行后处理工艺，如热处理、机械加工等。

熔模铸造是一种先进的钛合金铸造方法，适用于制造细小、复杂的钛合金铸件。

该工艺主要包括真空熔模铸造和气液模铸造两种方法，能够获得高精度、高质量的钛合金铸件。

精密铸造是一种高精度、高效率的钛合金铸造方法，适用于制造尺寸更小、形状更复杂的钛合金铸件。

该工艺通常采用凝固模铸造、失蜡铸造或金属型铸造等方法进行。

钛合金铸造设备和工艺在实际应用中具有以下特点和优势。

首先，钛合金铸造设备能够提供高温、真空等特殊工况下所需的工作环境，以满足钛合金铸造过程中的要求。

其次，钛合金铸造工艺具有易于操作、能够制备复杂形状的铸件等优点，能够满足产品多样化和个性化的需求。

另外，钛合金铸造设备和工艺还可以通过优化工艺参数、提高生产效率和降低成本，以促进钛合金铸造工业的发展。

总之，钛合金铸造设备和工艺在制造钛合金铸件中起着至关重要的作用。

随着钛合金材料在高科技领域的广泛应用，钛合金铸造设备和工艺的研究和发展将在未来得到进一步的重视和推动。

含钛铸钢的熔炼方法含钛铸钢是通过将铁合金与钛合金进行熔炼制得的。

钛是一种强力、轻质的金属，具有良好的耐蚀性和热稳定性，广泛应用于航空航天、化工和制造业等领域。

钛铸钢的研制可以提高钢材的强度、耐蚀性和耐热性。

一种常见的熔炼方法是真空感应熔炼法。

该方法适用于高品质、高纯度的工业钢材的生产。

下面是一个简单的熔炼流程：1.准备原料：准备所需的原材料，包括钛合金和铁合金。

钛合金通常是钛、铝、锌等金属的混合物，而铁合金可以是铁、碳等金属的合金。

2.清洗原料：将原料进行清洗，以去除表面的杂质和污染物。

可以使用酸洗或电解方法进行清洗。

3.加热熔炼炉：将熔炼炉加热至所需温度。

真空感应熔炼法通常在高真空环境下进行，以防止杂质的氧化。

4.加入原料：将经过清洗的钛合金和铁合金逐步加入熔炼炉中。

可以根据需要调整原料的比例，以获得所需的钛铸钢合金。

5.熔炼过程控制：在熔炼过程中，可以通过调整熔炼炉的温度和熔体搅拌等参数来控制钛铸钢的特性。

确保熔体温度在适宜的范围内，以保证合金中的钛均匀分布。

6.除杂和精炼：熔炼过程中，可以加入一些除杂剂和精炼剂，以进一步净化合金中的杂质。

这可以通过在熔体中加入氧化剂来实现，氧化剂将与杂质反应形成氧化物，然后通过渣滓从熔体中除去。

7.浇铸成型：当熔化的合金达到所需的组成和纯度时，可以通过倒铸或浇铸等方法将熔体倒入铸型中。

在浇铸过程中需要确保铸型的温度和造型时间等参数的准确控制。

8.冷却处理：将铸件从铸型中取出后，进行适当的冷却处理。

这可以通过将工件放入冷却坑或进行其他热处理操作来实现，以改善钢材的性能。

9.退火：通过对铸件进行退火处理，可以改善钢材的内部结构和性能。

退火的温度和时间参数需要根据具体的合金和需求进行确定。

10.检验和加工：对铸件进行检验，包括外观检查、化学成分分析、金相检查等，以确保质量符合要求。

然后，可以对铸件进行必要的加工和处理，使其符合最终的要求。

以上是一种常见的含钛铸钢的熔炼方法。

铝钛合金的生产工艺流程
铝钛合金是一种重要的金属材料，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空、航天、汽车、电子等领域。

其生产工艺流程主要包括原料准备、熔炼、铸造、热处理和表面处理等环节。

首先是原料准备。

铝钛合金的主要原料是铝、钛和其他合金元素，如铜、镁、锌等。

这些原料需要经过精细的配比和筛选，以确保合金成分的准确性和均匀性。

接下来是熔炼。

将原料放入高温熔炉中进行熔化，熔化温度一般在700℃以上。

在熔炼过程中，需要控制熔炉内的气氛，以避免氧化和污染。

然后是铸造。

将熔化的合金液倒入铸型中，通过冷却和凝固形成所需的形状和尺寸。

铸造过程中需要控制铸型温度、冷却速度和铸型材料等因素，以确保铸件质量。

接着是热处理。

铝钛合金需要经过热处理才能获得优异的力学性能和耐腐蚀性能。

热处理过程包括固溶处理和时效处理，通过控制温度和时间等因素，使合金中的晶粒细化、强度提高和耐腐蚀性能增强。

最后是表面处理。

铝钛合金的表面处理包括抛光、喷砂、阳极氧化等工艺，以提高铸件的表面光洁度、耐腐蚀性和装饰性。

铝钛合金的生产工艺流程需要经过多个环节的精细控制和处理，以确保合金成分的准确性、铸件质量的稳定性和性能的优异性。

随着科技的不断进步和工艺的不断创新，铝钛合金的生产工艺将会更加完善和高效。