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第２６卷２００９拉第４期８月钦工业迸屡ＶｏＬ２６Ｎｏ．４Ａｕｇｕｓｔ２００９ＴＡｌ５钛合金大棒与ＺＴＡｌ５精铸件的化学成分波动研究史国中１，李启利２，朱明渝２（１．空军驻安顺地区军事代表室，贵州安顺５６１０００）（２．贵州安吉精密铸造有限责任公司，贵州安顺５６１００３）摘要：主要介绍了我国航空ＺＴＡｌ５精铸件用ＴＡｌ５钛合金棒材的２０余吨原料试制情况，重点是棒料和铸件的化学成分变化情况，同时分析了大棒的显微组织和力学性能。
关键词：钛合金；ＴＡｌ５；ＺＴＡｌ５；精铸件；棒材；化学成分１引言２ＴＡｌ５大棒和ＺＴＡｌ５铸件的冶金中强及中高强钛合金是目前世界上最广泛应用制备的钛合金。
针对用量最大的源自美国２０世纪５０至６０年代研发并迅速在世界范围内推广应用的Ｇｒ５系列（Ｔｉ一６Ａ１—４Ｖ）两相中强钛合金，前苏联于２０世纪６０至７０年代成功开发了ＢＴ２０中高强钛合金（Ｔｉ一６Ａ１—２Ｚｒ—ｌＭｏ—ｌＶ），该合金成为前苏联和现俄罗斯的主力结构钛合金，并广泛应用于航空制造业。
我国于２０世纪９０年代初开始ＢＴ２０钛合金材料的应用研究，因其名义成分是偏向于ａ＋口两相的近Ｏｔ钛合金，故归类于我国钛合金牌号命名规则的“Ａ”系列，取名为ＴＡｌ５钛合金（锻轧等变形件）和ＺＴＡｌ５钛合金（铸造件）。
由于铸件（尤其是精密铸造件）具有热成形件无可比拟的复杂零件成型的优势，故ＺＴＡｌ５被应用于我国航空航天飞行器制造领域中，而ＺＴＡｌ５合金的制备原料为ＴＡｌ５合金真空自耗电弧重熔（ＶＡＲ）铸锭或经ＶＡＲ铸锭锻制的大棒材。
由于铸造件无法像热变形件那样通过热变形改善钛合金的高低倍组织与长短时力学性能，使最终材质可以通过铸锭铸造后的热加工工艺优化和热处理工艺匹配调整而得以改善¨。
］，故其化学成分构成对于保证铸件的最终使用性能就起到至关重要的作用。
本研究以西部钛业提供的ＴＡｌ５大棒和安吉精铸浇注的ＺＴＡｌ５精铸件为例，考察二者化学成分的波动性，以期为该铸造材料的工业化优化制备提供有益的参考。
1、直接添加高熔点金属的钛合金真空自耗熔炼用电极制备方法在钛合金真空自耗电弧熔炼用电极常规制备的基础上，由直接压制的具有一定凹槽的电极块与适合电极块凹槽形状的高熔点金属棒拼焊组成电极的方法，通过选择合适的真空自耗电弧熔炼工艺，能够熔炼出达到配比计算要求的、成分均匀的无偏析优质铸锭。
2、钛及钛合金真空自耗熔炼过程中断电后重新起弧的工艺钛及钛合金真空自耗熔炼过程中断电后重新起弧的工艺，包括如下步骤:当熔炼中断后重新起弧时，将熔炼电流快速提升至正常熔炼电流的75-80%,保持此时的熔炼电流;当熔池的边缘到达坦塌壁后，保持2-3min,再将此时的熔炼电流快速提升至正常熔炼电流。
该工艺优势在于，使总的起弧时间大幅缩短，减小铸锭的冷却体积收缩后与用提壁间产生的间隙及避免铸锭冷却凝固形成的内部缩孔:当熔炼电流达到正常熔炼电流的75~80%时，保持该熔炼电流一段时间，这样可以较为准确地控制电极及已凝固熔池的熔化速度，避免瞬时产生大量的熔液流入铸锭与用塌壁的间隙，或造成冷隔缺陷。
3、纯钛块状废料的熔炼回收方法纯钛块状废料的熔炼回收方法，使用6个电子枪的电子束冷床炉，将选定成分的原料装入电子束冷床炉的进料器，进行熔炼，然后将得到的铸锭冷却出炉，即可得到成品。
该法直接使用TAl回收料进行熔炼，避免了废料破碎电极块压制，电极的焊制。
单锭熔炼每天单台设备可熔炼9个棒料总重约6.5吨，双锭熔炼每天单台设备可熔炼18个棒料总重约13吨，极大的提高了回收效率和速度。
4、钛及钛合金屑状废料的电子束冷床熔炼回收方法钛及钛合金屑状废料的电子束冷床熔炼回收方法过程为:根据所熔炼钛及钛合金成分，称取纯钛屑状废料，或称取纯钛屑状废料和钛合金屑状废料中的一种或两种与海绵钛以及纯合金添加元素和/或中间合金混合的混合料，混合料中的纯钛及钛合金屑状废料添加量按质量百分比计为10%~90%;然后将其压制成电极块，用电子束冷床熔炼炉将所述电极块进行一次电子束冷床熔炼，得到钛或钛合金铸锭。
钛合金的熔炼工艺-电子束冷床熔炼法（EBCHR）真空自耗电弧熔炼一直是钛合金的主要熔炼方法。
为了提高航空发动机用钛合金铸锭成分的均匀性和尽可能消除偏析等缺陷，一般采用三次真空电弧熔炼。
但研究证明，真空电弧熔炼消除钛合金中的高密度夹杂（HDI）和低密度夹杂（LDI）的能力有限。
而这两种缺陷是钛合金零部件的疲劳裂纹源，降低了零部件的使用寿命。
若用于航空发动机，可能引起重大事故。
因此美国在20世纪80年代开始研究开发一种熔炼钛合金的新工艺———冷床熔炼（Cold Hearth Melting，简称CHM）技术。
根据热源的不同，冷床熔炼可以分为电子束冷床熔炼（Electron Beam Hearth Melting，简称EBCM 或Electron Beam Cold-Hearth Remelting，简称EBCHR）和等离子束冷床熔炼（Plasma Arc Cold Hearth Melting，简称PACHM）两种熔炼方式。
冷床炉熔炼技术独特的熔炼方式，可以有效消除钛合金中的各种夹杂物，解决了长期困扰钛工业界的一大难题，因此，冷床熔炼技术可以认为是钛合金熔炼技术发展史上的一次飞跃。
冷床熔炼就是在冷坩埚（水冷坩埚）熔炼技术的基础上，再加上电子束或等离子束的高温外加热源作用的结合。
所谓冷床实际就是凝壳熔炼的坩埚，冷床熔炼就是凝壳熔炼的新发展。
1905年，德国的西门子（Siemens）公司和Haisko用电子束熔炼钽首次获得成功，但由于当时世界的真空技术发展水平还很有限，从而阻碍了电子束熔炼技术的发展。
真正将电子束熔炼技术推向商业化是在1957年，Temescal冶金公司利用电子束熔炼钛锭。
之后Temescal冶金公司大力发展电子束熔炼技术，在20世纪60年代初期，该公司利用横向电子枪熔炼炉制备了直径80mm的钽锭和钨锭以及直径127mm、重数百公斤的钛锭。
20世纪80年代，现代轴向电子枪取代了早期的横向电子枪，使得电子束熔炼炉的产能得到真正意义上的大幅提高。
ta15钛合金板材高温变形行为及变速率热态气压成形研究ta15钛合金是一种广泛应用于航空航天、汽车和船舶等领域的重要金属材料。
在高温环境下，ta15钛合金的变形行为对于理解其力学性能和优化材料处理过程具有重要意义。
本文将探讨ta15钛合金板材在高温条件下的变形行为，并介绍变速率热态气压成形技术在此过程中的应用和研究。
在开始之前，让我们先了解一下ta15钛合金的基本特性。
ta15钛合金是一种α+β两相结构的钛合金，含有15%的钼和2.5%的铝。
它具有较高的强度、耐腐蚀性和热稳定性，因此被广泛应用于高温和高强度要求的工程领域。
1. 高温变形行为高温是ta15钛合金进行变形加工的常见工作条件之一。
在高温下，钛合金表现出与常温下不同的变形行为。
以ta15钛合金板材为例，其高温变形行为包括塑性变形和热蠕变。
1.1 塑性变形塑性变形是ta15钛合金在高温下的主要变形方式。
在高温条件下，钛合金的晶体结构发生变化，导致其具有较高的塑性和可变形性。
ta15钛合金板材在高温下可以通过压力、拉伸和弯曲等方式进行塑性变形。
1.2 热蠕变热蠕变是ta15钛合金在高温下的另一种变形行为。
热蠕变是指钛合金在高温和恶劣环境条件下受到外力作用而发生的变形。
在高温环境下，钛合金的晶体结构会发生相变和晶界滑移，从而导致材料发生形变。
2. 变速率热态气压成形技术变速率热态气压成形技术是一种应用于ta15钛合金板材的高温变形加工方法。
该技术结合了变速率冷热塑性变形和气压成形的优点，可以在高温下实现钛合金板材的复杂形状加工。
2.1 变速率冷热塑性变形变速率冷热塑性变形是指将钛合金板材在高温下进行快速冷却和加热的塑性变形过程。
通过快速冷却和加热的变形工艺，可以控制钛合金的晶体结构和相变行为，从而实现材料的形状调控和加工优化。
2.2 气压成形气压成形是利用气体压力对材料进行变形加工的一种方法。
在ta15钛合金板材的成形过程中，气压成形可以通过控制气体压力和温度来实现材料的精确变形和形状调控。
ta15钛合金相对原子质量理论说明1. 引言1.1 概述本篇文章旨在对ta15钛合金的相对原子质量进行理论说明和研究分析。
钛合金是一种重要的结构材料，被广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
而其中的ta15钛合金因为其优异的力学性能和耐腐蚀性，在工程应用上有着很大的潜力。
1.2 文章结构文章主要分为五个部分进行阐述，包括引言、ta15钛合金相对原子质量的理论说明、实验研究与分析方法、研究结果及讨论以及结论与展望。
1.3 目的本文旨在通过理论计算和实验探索，揭示ta15钛合金中各元素相对原子质量的特征与变化规律，并基于研究结果提出改进措施，为该合金在实际应用中发挥更好性能提供科学依据。
以上就是本文引言部分的内容介绍，请根据需要进行修改或补充。
2. ta15钛合金相对原子质量：2.1 ta15钛合金简介：ta15钛合金是一种常用于航空航天工业中的高强度、高韧性的钛合金。
它由钛（Ti）、铝（Al）、锰（Mn）以及小量的其他元素组成。
ta15钛合金具有优异的耐腐蚀性能和热稳定性，被广泛应用于飞机发动机零部件、涡轮叶片以及船舶建造等领域。
2.2 原子质量的概念与重要性：原子质量是指一个原子的质量大小，通常使用相对原子质量表示。
相对原子质量是以碳-12同位素为参考，将所有元素的质量都与碳-12进行比较得到的。
了解ta15钛合金中各元素的相对原子质量对于深入认识其物理性质、化学性质以及热力学行为具有重要意义。
相对原子质量直接影响着材料力学性能、热传导特性和电子结构等关键方面，因此揭示ta15钛合金中各元素的相对原子质量十分必要。
2.3 ta15钛合金相对原子质量的理论说明：ta15钛合金中的元素主要为钛、铝和锰。
通过实验方法可以测定钛和铝在ta15钛合金中的相对原子质量，而锰的相对原子质量可以由其他手段获得。
在ta15钛合金中，各元素的相对原子质量决定了钛合金整体的质量分布以及元素间的相互作用。
通过研究ta15钛合金样品经过一系列加工与成形过程后各元素的浓度变化情况，可以推导出这些元素在ta15钛合金中的相对原子质量。
《TA15钛合金L型型材轧制模拟》一、引言随着现代工业的快速发展，钛合金因其优良的力学性能和耐腐蚀性，在航空、航天、医疗、化工等领域得到了广泛应用。
TA15钛合金作为一种高强度、低密度的合金材料，其L型型材的轧制工艺对于提高材料性能和满足实际应用需求具有重要意义。
本文将针对TA15钛合金L型型材的轧制过程进行模拟研究，以期为实际生产提供理论支持和优化方案。
二、TA15钛合金的基本特性TA15钛合金具有较高的强度和优良的耐腐蚀性，其密度低、比强度高，且具有良好的加工性能。
这些特性使得TA15钛合金在航空、航天等领域具有广泛的应用前景。
然而，其轧制过程涉及到的材料流动、应力分布、温度变化等复杂因素，需要通过对轧制过程进行模拟来优化工艺参数，提高产品质量。
三、L型型材轧制模拟方法为了准确模拟TA15钛合金L型型材的轧制过程，本文采用有限元法进行数值模拟。
通过建立合理的有限元模型，设置材料参数、边界条件、工艺参数等，对轧制过程中的材料流动、应力分布、温度变化等进行模拟分析。
此外，还采用了实验验证的方法，将模拟结果与实际轧制结果进行对比，以验证模拟方法的准确性和可靠性。
四、轧制模拟结果分析通过对TA15钛合金L型型材的轧制过程进行模拟，我们得到了以下结果：1. 材料流动：在轧制过程中，材料沿着L型型材的弯曲部分发生了一定的流动，这种流动受轧制力、温度、材料性能等因素的影响。
通过优化工艺参数，可以有效地控制材料流动，提高产品的尺寸精度和表面质量。
2. 应力分布：在轧制过程中，材料内部存在复杂的应力分布。
通过对模拟结果进行分析，我们可以了解应力的分布情况和变化规律，从而为优化工艺参数提供依据。
同时，还可以通过调整轧制力、温度等参数来降低应力集中现象，提高产品的力学性能。
3. 温度变化：轧制过程中，由于摩擦和塑性变形等因素，材料温度会发生变化。
这种温度变化对材料的流动性和应力分布有重要影响。
通过模拟分析温度变化规律，可以更好地控制轧制过程，提高产品质量。
TB6和TA15钛合金β锻组织演变及动态再结晶行为研究的开题报告1. 研究背景钛合金在航空航天、汽车、医疗等领域有着广泛的应用和发展前景。
β钛合金因其良好的综合性能和低密度特性，在上述领域的应用越来越广泛。
然而，β钛合金的加工难度较大，故研究其组织演变和动态再结晶行为，寻找合适的加工工艺和优化材料性能的方法具有重要意义。
2. 研究目的本课题旨在研究TB6和TA15钛合金β锻的组织演变和动态再结晶行为，探索其影响因素和机理，为钛合金的加工和优化提供理论依据。
3. 研究内容（1）选取TB6和TA15两种β钛合金进行β锻试验。
（2）利用SEM、TEM等手段研究钛合金在β锻过程中的组织演变和动态再结晶行为。
（3）探究锻造工艺参数（如温度、应变速率、锻透比等）对钛合金β锻组织演变和动态再结晶行为的影响。
（4）探究钛合金中各相的稳定性及其对组织演变和动态再结晶行为的影响。
4.预期成果（1）掌握钛合金β锻的组织演变和动态再结晶行为规律。
（2）分析锻造工艺参数对钛合金β锻组织演变和动态再结晶行为的影响。
（3）阐明各相的稳定性及其对组织演变和动态再结晶行为的影响。
（4）为钛合金的加工和材料优化提供理论依据。
5.参考文献[1] 吴邦国. 钛合金β锻工艺及微观组织演变研究[D].天津：天津大学，2017.[2] Chen N, Xiaotao LI, and Wenjun HE. Microstructure and mechanical properties of a composite consisting of Ti–6Al–4V and SiC prepared by hot pressing[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2019, 29: 526-539.[3] Nie C P, Zhang Y, Yao X H, et al. Effect of strain rate on deformation behavior and microstructure of TC4 titanium alloy during hot compression deformation[J]. Journal of Central South University, 2018, 25: 108-116.。
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第36卷第3期2019年6月Vet.36No.3Juce2019 Ti钛工业ifi展-FTANIUMTA15钛合金真空自耗电弧熔炼过程中的富钛偏析研究张飞奇，孙宝洋，李啥嫣，车伟(陕西天成航空材料有限公司，陕西咸阳712400)摘要：通过超声波探测、显微组织观察、能谱分析及显微硬度测试等一系列表征方法，分析了实际工业生产中TA15钛合金棒材出现的富钛偏析问题。
结果显示，富钛偏析区域经抛光腐蚀后呈亮白色，为a单相组织，合金元素较少，硬度低于基体。
结合熔炼工艺过程分析发现，由于一次锭起弧熔炼流较小，熔炼温低，中间合金提前熔化，少量海绵钛颗粒未熔熔池，产生富钛偏析。
并于二次熔炼时富钛偏析处于炉内焊接,重熔并不能将其完全消除。
通过减少或取消铸锭炉内焊接，以及对需要焊接的半成品铸锭底部进行车削处理，能够减钛合金中的钛偏。
关键词：钛合金；偏析；真空自耗电弧熔炼；海绵钛中图分类号：TG146.23文献标识码：A文章编号：1009A964(2019)03A38A4Research on Rich-titanium in TA18Titaniom Alloy duringVacuum Arc Remelting ProcestZhang FeiqA Sun Baoyang,Li Hanysn,Cha Wai(Shaanxi Tian Cheng Aerospace Co.,Ltd.,Xianyang712400,China)Abstraci:In this papor,tha industu pudlem of Uch-titanium s/mobUo wvs reqresexted by ultrasonic detection, micmstrnctum oUsemaSou,exerps s pectrum analysis and vickers-2arnness test.Tha results show thst Uch-titanium repiov hss tha characteristics of gloss whito aftar polisUing etch,a phase；lsch of bluy element and lowar of hyOiss compared with tha bass.Furthe/nore,combined with tha analysis of tha smelting process,A is found thst duo to tha smabor corrext in tha melting stags,so tha melting temperature is low,soma inte/nediata bloys are melted in anvadce,and v smalt amount of titanium spongo paUiclas are melted and felt into tha molten pool；resulting in titanium-Uch sevuybion.Moreovar,this sevuybion repiov,becoming also v welded paU ingot in tha chambar,cvnnot ba completety eliminated tom follow-2p remelting process.Rich-titanium seyuyb/n in t/anium bloy con ba mhuod by mducii or eliminating welding in tha ingot fuuisco and by tuuiing off tha bottom of tha semi-finisUed ingot.Key wof U s:titanium bloy；seyreyatiou；vvcvum arc remelting；titanium spongo0引言工业生产中钛合金铸锭通常是将海绵钛、中间合金等混合压，通过多次真空自耗电弧熔炼（VAR）的方式获得［］。
此种方法工艺灵活性高,低，但在真空自耗电弧熔炼过程中，由于中合金的纯净度及其在中的、熔炼时的、熔、熔炼艺条件的限制，容收稿日期：2013-09-14通信作者：张飞奇（1986—）,男，工程师。
易产生低密度夹杂、高密度夹杂和富集间隙夹杂等,钛合金零的［］。
而，-有关钛合金富钛偏析的，对于富钛偏析的体有得到研究J T。
TA15钛合金是一a型钛合金，具有中等的室温和高温，优良的热稳、抗蠕变、,以及良好的焊接，应用于航领域［5］。
本研究对TA15钛合金材中富钛偏析的特征及形，并提：进方案，以期为高品质TA15钛合金工业化生产提供第3期张飞奇等：TA16钛合金真空自耗电弧熔炼过程中的富钛偏析研究36借鉴。
1实验以0级海绵钛、A1-V合金、AUMo合金、铝豆、海绵错、TiO.、纯铁钉等为原料，采用VAR三次熔炼制备TA1钛合金铸锭。
经开坯、多道次锻造、轧加010mm的棒材。
采用Masterscan700M数声波探伤仪进行检测，发现其内部存在缺陷。
在缺陷处，并经加工制备025mm的TA15钛合金样品。
经打磨抛光后，的金相腐蚀液（HF、HNO、HO体积比为2：4：94）腐蚀约1s o采用OLYMPUS-GX71型研究级倒置金相组织进行观察；采用TESCAN VEGA3XMU扫描电子显微表面形貌观察，并用附带的能谱仪区；采用TUKON010型硬度测量仪进行硬度测量，载荷为50e,加载时间为34s。
2结果与分析0.2富钛偏析特征分析图1为TA13钛合金棒材的超声波探测图。
从图1可以看出，14.1，现明显的，说明在144.1mm深度处存在较大缺陷。
这是因为一般在金属基体中如果存在宏观偏析、裂纹或其他不连组织偏析时，声在基体与缺陷表面形射，从而岀现，并且随着缺陷扩大，杂峰变高。
/lajetgKtwa^e]图1TA16钛合金棒材的超声波探测图Fig.1Ultrasonic detection map of TAl titanium alloy U po TAl钛合金棒材缺陷截,并表面抛光与，得到缺陷的宏观形貌，2所示。
2可以明显看岀，中有一块的偏析组织。
于偏 的合金元素及组织与正常区域差大，酸溶液率而的图2TA1钛合金棒材缺陷部分的宏观形貌Fig.2Macro momholoea of defect paO of TAl titanium tloy bbo图3为TAl钛合金棒材不同区域的金相照片。
3可以看岀，偏的微观组织形貌为细小的d相等轴晶，而正常区域为常见的双态组织。
这是因为TA13为近d型钛合金，经过多火次锻造变形形组织，而缺陷区域由于合金元素偏析，在同样的工艺条组织转变为等轴晶。
图4TA1钛合金棒材不同区域的金相照片Fig.2Metallofrapps of diUerect reaions of TAl titanium alloy:(a)Och-titanAm seareaation reaion;(b)reaion图4和表1分别为TAl钛合金棒材不同区域的片及能谱结果。
从表1可以看,偏析区域的合金元素含量相比正常区域明显降低。
其中，偏析区域主元素—的质量分数达到931%，说明此处为富钛偏析,并且0稳定元素Mo、V含量极少，导致缺陷区域形成d相等轴组钛工业进展Titanium Industry Progress36卷40织，这与图3分析结果相一致。
图4TA15钛合金棒材不同区域的SEM照片及能谱采集区域Fig.4SEM micuymphs and enemy spectrum analysis uyiousof TAI5titanium alloy bar：(a)rich-titanium seyuyatiouuyiou；(b)norma-myion表1TA15钛合金棒材不同区域的能谱分析结果Tadte1Enemy spectrum salysis results of TA15titaniumbloy bar in diAeunt uyiousElementSeyreyatiou reyiou Norma-uyiouw/%兀/%w/%/%Ao0542057455479541Zr050105000.660539Mo0501050105770537V1539153125722548Tn98517975949052787.36图5为TA15钛合金棒材不同区域的维氏硬度值分布曲线。
从图5可以看出，正常区域的硬度值在3.4-3.42GPa之间，而偏析区域的维氏硬度值较低，在2.65〜3.05GPa之间。
为偏析区域为等轴a相，正常区域为组织，组织相轴a相具有更高的，到外力时会发生塑性变形，在等轴晶与片层组织间相'移，由于受到不同晶格结构以及片层，使得e d D ' s s o U P J e q S J O4 2a 4.00 3.75 3.50 3.25 3.00 2.75图5TA15钛合金棒材不同区域的维氏硬度值分布曲线Fig.5The v/heu-haiUness values distUbutiov comes of TA15 titanium alloy bar in the diAeunt uyious难移，的载荷下，将会具有更小的变形量，表现为具有更高的硬度。
2.2富钛偏析形成原因分析钛合金偏析的原因主要在于熔炼过程［］。
6为TA15钛合金一次锭熔炼过程的电流-时间工艺曲线。
5可以看出，起弧流由小到大，熔炼流稳定，热封顶（补缩））电流降低。
钛合金真空自耗熔炼以电弧为热源,其中电弧阳极区域温度最高，即金属液体表面的温图6钛合金一次锭熔炼过程中的电流-时间曲线Fig.6The cyruxt-time come of first ingot melting process of titanium agoyKoodmsPov等人［］在数值模拟过程中提出真空自耗炉中金属熔池表面温式：T二T l+^TUD）（1）式中，T为金属熔池表面温度，K；4T为超过金属液相线温度的值，K；T l为液相线温度，K；D为电直径，m；丿为熔炼电流，kA o其中，2（人D）表达式:△T（人D）=400、-12"6（2）由（1）和（2）式可见，电流与熔池表面温度成正比，由于熔炼的电流较小，相应熔池表面温低，由海绵钛与中间合金的在熔炼过程中，中间合金熔点低，将熔化，同时起弧端头温低，以完全熔化海绵钛颗粒，从而使得海绵钛颗粒到熔池中，大的海绵钛颗粒不会在熔池中完全熔化⑻，存在于铸锭底部。
