大功率电子束冷床(EB)炉国产化及钛合金熔炼技术研发

AMS4911L航空航天材料标准．AMS 4911L航空航天材料标准规范薄板、带材和中厚板6Al-4V退火钛合金原理产生于包括报告要求4911K 节的SI转换值。

AMS AMS 4911L产生于3.4 标题修正的考查和更新。

修订和表2范围1.规格1.1 本规范涵盖了各种规格的薄板、带材和中厚板钛合金。

应用1.2℃）温度下需要较大强度的零件，但是其F（39975此类产品主要应用于0°应用不仅仅限于此类应用。

1.2.1推荐一些加工方法和服役条件可能造成此类产品对应力—腐蚀裂纹；ARP82 了减小这些条件的习惯做法。

2.参考资料下述文件在购买订单签订之日起生效，这里列出了部分标准的指定要求。

供货商需按照标准规范的最新修订版加工，除非指定专门标准要求。

当参考标准取消且替换标准没有指定，最新修订版的标准需要提供。

SAE 规范2.1协会地址：SAE协会授权，400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001,Tel: 877-606-7323 (inside USAand Canada) or 724-776-4970 (outside USA), or.高强，耐蚀和耐热钢，铁合金，钛，钛合金薄板、带材和中厚板AMS 2242钛和钛合金化学成分分析AMS 2249钛和钛合金棒材和坯段超声波探伤AMS 2631高温测定法AMS 2750钛和钛合金锻件成品标识AMS 2809减小钛合金锻件成品的应力—腐蚀裂纹的方法ARP982ASTM 规范2.2协会授权，协会地址：ASTM100 Barr Harbor Drive, P.O. Box C700, West. Conshohocken, PA 19428-2959,Tel: 610-832-9585, orASTM E8 金属材料拉伸试验方法ASTM E290 材料韧性弯曲试验方法ASTM E384 材料微米探测压痕硬度方法ASTM E539 6Al-4V钛合金的x射线发射光谱测定法惰性气体中熔化方法测定钛和钛合金中氧与氮含量ASTM E1409红外线探测方法测定钛和钛合金中氢含量ASTM E1447 惰性气体中熔化导热率/ 难熔活性金属及其合金的碳测定方法ASTM E1941基于原子发射等离子体光谱法的钛和钛合金分析ASTM E2371技术要求3.成分3.1测定，氢ASTM E19411中所示的质量分数要求；碳含量按照成分需要符合表测定，其它元素测定方法ASTM E1409ASTM E447确定，氧、氮含量按照含量按照，如购买方同意，可以使用其它分析方法。

航空航天材料标准规范AMS 4911L 退火钛合金6Al-4V 薄板、带材和中厚板原理AMS 4911L产生于节的SI转换值。

AMS 4911K产生于包括报告要求修订和表2 标题修正的考查和更新。

1. 范围规格本规范涵盖了各种规格的薄板、带材和中厚板钛合金。

应用此类产品主要应用于750。

F (399E)温度下需要较大强度的零件，但是其应用不仅仅限于此类应用。

1.2.1一些加工方法和服役条件可能造成此类产品对应力一腐蚀裂纹；ARP82推荐了减小这些条件的习惯做法。

2. 参考资料下述文件在购买订单签订之日起生效，这里列出了部分标准的指定要求。

供货商需按照标准规范的最新修订版加工，除非指定专门标准要求。

当参考标准取消且替换标准没有指定，最新修订版的标准需要提供。

2.1 SAE 规范SAEt、会授权，协会地址：400 Com mon wealth Drive, Warre ndale, PA 15096-0001, Tel: 877-606-7323 (inside USAand Canada) or 724-776-4970 (outside USA), or 2242 高强，耐蚀和耐热钢，铁合金，钛，钛合金薄板、带材和中厚板AMS 2249 钛和钛合金化学成分分析AMS 2631 钛和钛合金棒材和坯段超声波探伤AMS 2750 高温测定法AMS 2809 钛和钛合金锻件成品标识ARP982 减小钛合金锻件成品的应力—腐蚀裂纹的方法2.2 ASTM规范AST协会授权，协会地址：100 Barr Harbor Drive, P.O. Box C700, West Con shohocke n,PA 19428-2959,Tel: 6, or E8 金属材料拉伸试验方法ASTM E290 材料韧性弯曲试验方法ASTM E384 材料微米探测压痕硬度方法ASTM E539 6Al-4V钛合金的x射线发射光谱测定法ASTM E1409 惰性气体中熔化方法测定钛和钛合金中氧与氮含量ASTM E1447 惰性气体中熔化导热率/红外线探测方法测定钛和钛合金中氢含量ASTM E1941 难熔活性金属及其合金的碳测定方法ASTM E2371基于原子发射等离子体光谱法的钛和钛合金分析3. 技术要求成分成分需要符合表1中所示的质量分数要求；碳含量按照ASTM E194测定，氢含量按照ASTM E44确定，氧、氮含量按照ASTM E140测定，其它元素测定方法符合ASTM E53或者ASTM E2371如购买方同意，可以使用其它分析方法。

主要钛产品生产工艺流程成都工业学院材料工程学院邹建新攀枝花学院材料工程学院彭富昌1 钛产品生产原则流程所有钛产品的最初原料都是含钛矿物，通常为钛铁矿。

最终钛产品有两种，一是单质的金属钛，二是氧化物TiO2，前者作为结构性钛（合金）材料，广泛用于航空航天、海洋、化工及高档民用等领域，后者作为功能性钛白粉颜料，广泛用于涂料、造纸、塑料及电子等领域。

钛铁矿经选矿工艺后成为钛精矿，钛精矿经熔炼为钛渣或经湿法冶金处理为人造金红石或富钛料，钛精矿或酸溶性钛渣作为硫酸法钛白的原料，与浓硫酸酸解后生产钛白粉，氯化钛渣或人造金红石经氯化后生成四氯化钛，再用镁高温还原生产海绵钛，海绵钛经高温熔融为钛锭，即可进一步加工成钛材。

工艺流程如图1所示。

图 1 钛产品生产原则工艺流程2 钛渣生产工艺电炉熔炼钛渣的工艺流程包括：配料，制团（可选），电炉熔炼，渣铁分离，冷却炉前钛渣，破碎，磁选，获得成品高钛渣等步骤。

钛精矿与碳还原剂一起置于高温电弧炉中熔炼，铁氧化物被还原为金属铁，余下部分为二氧化钛、氧化钙、氧化镁、二氧化硅的熔融混合物，冷却后即为钛渣。

如图 2所示。

其中的半钢是指电炉熔炼后获得的含碳较高的铁水。

图 2 电炉熔炼钛渣的原则工艺流程3 硫酸法钛白粉的生产工艺钛白生产方法包括如下三种：①硫酸法，可生产金红石型和锐钛型钛白；②氯化法，国内仅中信锦州钛业、云南新立、洛阳万基、漯河兴茂、攀钢在生产或在建，国外55%企业采用，只能生产金红石型钛白；③盐酸法，尚未产业化，新西兰曾进行试生产，国内不少学者也开展过实验研究。

生产钛白的硫酸法与氯化法各有优缺点，业界评价褒贬不一。

硫酸法会产生绿矾和废酸，但可综合利用，氯化法产生的氯化废渣处理难度较大，一般只能深埋，国内攀钢集团已开发了一种可以有效回收利用氯化废渣的专有技术。

硫酸法可生产锐钛型钛白，但氯化法不行。

随着环保成本的增加，硫酸法钛白粉厂只要愿意增大资金投入，其“三废”污染问题是可以得到较好解决的。

钛材热挤压成形技术发展和应用现状贾如雷;计波【摘要】@@ 执挤压工艺是利用挤压机上挤压杆传递的高压,对封闭在挤压筒中的坯料进行挤压成形为与模具形状相同的制品的一种先进塑性加工方法(常见金属热挤压过程如图1所示).其具有提高金属的变形能力、制品综合质量高、产品范围广等优点[1-2].钛及钛合金属是难变形金属,又价格昂贵,因此热挤压工艺对生产大规格、厚壁或高要求钛管、钛棒、钛型材(以下简称钛挤压材)而言是最有发展前途的生产方法.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】3页(P48-50)【作者】贾如雷;计波【作者单位】宝钢股份特钢事业部;宝钢股份特钢事业部【正文语种】中文介绍了国内外钛材热挤压成形技术的发展现状、钛挤压材的生产和应用情况及国内钛材热挤压技术和装备的新进展，并提出了提高我国钛热挤压材竞争力的几点建议。

热挤压工艺是利用挤压机上挤压杆传递的高压，对封闭在挤压筒中的坯料进行挤压成形为与模具形状相同的制品的一种先进塑性加工方法（常见金属热挤压过程如图1所示）。

其具有提高金属的变形能力、制品综合质量高、产品范围广等优点[1-2]。

钛及钛合金属是难变形金属，又价格昂贵，因此热挤压工艺对生产大规格、厚壁或高要求钛管、钛棒、钛型材（以下简称钛挤压材）而言是最有发展前途的生产方法。

钛是一种高活性金属，不仅在空气中加热极易污染，而且在一定的温度、压力和表面状态下具有和模具粘结的特性。

钛的导热性差，热挤压时坯料表层与中心易产生较大温差，促使金属流动不均匀性加剧，这样表面层就产生较大的附加拉应力，在制品表面易形成裂纹。

严重时，在挤压棒材及管材上可能产生大的中心挤压缩孔。

同时，挤压钛及钛合金时热效应显著，不合适的挤压工艺对挤压品组织和性能有副作用。

钛的弹性模量低，回弹严重，成型困难。

因此钛合金挤压变形过程比铝合金、铜合金等其它有色金属挤压变形过程更为复杂。

钛材热挤压工艺过程根据坯料是否包套有所区别，其主要工艺流程如图2所示。

《先进难焊材料的连接》期末作业钛及钛合金的连接姓名： __________学号： ______班级： ____钛及钛合金的连接摘要：钛及钛合金由于密度小、强度高、耐热耐腐蚀性能优异而广泛地应用于航空航天、石化工、造船等部门。

目前高性能的飞机、坦克正在采用钛合金部件，而且在石油化工部门中钛合金部件使用的范围也正在逐渐扩大。

而钛合金在飞机及其发动机和石油化工部门上的应用，不可避免需要使用焊接手段进行连接，这对扩大钛合金的应用范围具有重要的意义。

本文主要是对有关钛及钛合金的连接做一定的综合评述。

关键词：钛及钛合金;焊接材料；焊接技术；应用及发展现状一、引言随着产业结构的变化和科学技术的发展，先进的焊接结构是降低材料消耗、减轻结构质量的有效途径, 各种焊接技术将有着广阔的应用前景。

钛及其合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性，在航空、航天、造船、化工等工业部门中得到广泛应用。

钛属于多晶形材料，基本上决定了钛合金焊接时的行为。

适于钛及其合金的焊接方法有很多，但对焊接方法的分类国内外各有差异，潘际銮等人把它分为3 大类：族系法、一元坐标法和二元坐标法。

而最常用的族系法又分为3 种：熔化焊接、固相焊接及钎焊。

钨极氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等熔化焊接方式在钛及钛合金的焊接中应用广泛，在钛及钛合金的焊接中，钎焊适于焊接受载不大或在常温下工作的接头，对于精密的、微型复杂的及多钎缝的焊件尤其适用。

其他焊接方法如：高频焊、爆炸焊、摩擦焊、扩散焊等随着焊件的具体焊接情况而采用相应地焊接方法。

二、钛及钛合金的分类及特点钛是一种具有机械和腐蚀性能优异的金属材料且强度大、密度小，仅为钢的57%，具有良好的热稳定性及低韧性。

同时因为钛对卤素化合物、有机酸氧化性酸类具有良好的耐蚀性在氯碱、尿素、硝酸生产中得到广泛的应用。

根据钛合金退火状态的室温组织钛合金可分为三种类型a型钛合金、（a + B）型钛合金及B型钛合金。

请回答以下问题：题目：（1）在离子注入工艺中,有一道工艺是”沟道器件轻掺杂源(漏)区”,其目的是减小电场峰植和热电子效应!请详尽解释其原理!题目：（2）在电极形成或布线工艺中,用到金属Ti,请详尽说明金属Ti的特性、金属Ti 的相关工艺、以及金属Ti在电路中的作用!题目：（3）在化学气相淀积反应中低压会带来什么好处?题目：（4）在光刻胶工艺中要进行，软烘，曝光后烘焙和坚膜烘焙，请详细说明这三步工艺的目的和条件。

题目：（5）请对Si（以一种刻蚀气体为例）和SiO2（以一种刻蚀气体为例）刻蚀工艺进行描述，并给出主要的化学反应方程式。

（每题20分，满分100分）（1）在离子注入工艺中,有一道工艺是”沟道器件轻掺杂源(漏)区”,其目的是减小电场峰植和热电子效应!请详尽解释其原理!答：轻掺杂漏区（LDD）注入用于定义MOS晶体管的源漏区。

这种区域通常被称为源漏扩展区。

注入使LDD杂质位于栅下紧贴沟道区边缘，为源漏区提供杂质浓度梯度。

LDD在沟道边缘的界面区域产生复杂的横向和纵向杂质剖面。

nMOS和pMOS的LDD 注入需用两次不同的光刻和注入。

在源漏区浅结形成的同时MOSFET的栅也被注入。

LDD结构用栅作为掩膜中低剂量注入形成（n-或p-注入），随后是大剂量的源漏注入（n+或p+注入）。

源漏注入用栅氧化物侧墙作为掩膜。

如果没有形成LDD，在正常的晶体管工作时会在结和沟道区之间形成高电场。

电子在从源区向漏区移动的过程中（对n沟道器件）将受此高电场加速成为高能电子，它碰撞产生电子—空穴对。

热电子从电场获得能量，造成电性能上的问题，如被栅氧化层陷阱捕获，影响器件的阀值电压控制。

随着栅氧厚度、结深、沟道长度的减小,漏端最大电场强度增大,热载流子效应的影响变大,它对器件的寿命、可靠性等有很大影响。

通过分析我们可以看到：LDD结构通过两条途径来抑制热载流子效应：弱化漏端电场和使得漏端最大电场离开栅极。

增大注入剂量对于提高电流驱动能力有好处,但在剂量达到约132⨯以后,驱动电流的增加110cm-就显得困难。

等离子枪和等离子体冷炉床等离子体冷炉床是通过电能转化为等离子弧的能量轰击熔化金属的一种装置。

当电流通过气体时，使气体电离，形成等离子弧发出弧光，利用弧光发出的热量熔炼高度活泼的金属或合金。

等离子体被称为物质的第四态，是由电子、离子及中性粒子组成。

虽然存在正、负电荷，但在整体上等离子体是中性的。

形成等离子弧的气体介质一般用氩气，冈为氩气的电离功率较小，易于电离，价格比较低廉，在钛合金熔炼过程中又起到保护的作用。

但从热效率上说，氦气更是首选的介质，其熔炼速率大约是氩气的2倍，但目前在国内，氦气的成本相对要高得多。

普通电弧炉中的电弧也是等离子体，不过其电离程度较低。

等离子电热是电弧电热的改进和强化。

在工业应用上，等离子弧是通过等离子枪实现的。

等离子枪由含钍的钨电极和水冷的等离子枪体组成，实用的等离子枪分为非转移弧和转移弧两种，如图2-10所示。

非转移弧等离子枪功率较小，在熔炼和铸造行业中主要采用转移弧等离子枪。

图2-10等离子枪示意图(a)非转移弧等离子枪；(b)转移弧等离子枪1—被加热材料；2-等膏子弧；3-喷舅；4-直流电源；5-钨或钨钍阴极工业等离子体熔炼炉系统在生产钛及镍基合金中应用转移弧等离子枪(transferred arc plasma)。

因为这些被熔化的合金都是导电的，使用转移弧等离子枪使输入的能量更多地用于熔化金属工件上。

高效率地利用电能以获得高的熔化速率，此外，因为转移弧枪仅仅需要一个电极，设备的易损件相对减少和经济。

转移弧枪有一个比较宽的功率范围，其功率的范围是弧长和电流的函数。

在工业应用中，阴极常设计成水冷空心的阴极，工作介质气体顺着阴极高速流入，在负极的钨棒与正极的工件之间产生等离子弧。

空心电极扩大了阴极的工作面，因而增大了气体的电离度。

在横向．等离子弧在水冷的喷嘴壁和磁场的作用下向中心压缩变细，从而形成一束能量集中弧柱细长的高温等离子弧，它比自由电弧具有较好的稳定性、较大的长度和较广的扫描能力，因而等离子弧在熔炼和铸造中具有独特的优势，比一般电弧温度高得多。

国外增材制造技术标准分析结合了数字化设计、制造技术、激光、电子束等高能束流工艺的增材制造技术经过十几年的发展，正在走出实验室步入实际应用，其发展前景受到美国政府和军方高度重视，并作为支撑振兴美国制造业国家战略的主要措施得到政府和军方大力支持。

随着增材制造技术的日臻成熟，近年来与之相关的标准化工作也日趋活跃。

一、增材制造技术标准的发展2002年，美国汽车工程师协会（SAE）发布了第一个增材制造技术标准——宇航材料规范AMS 4999《退火Ti-6Al-4V钛合金激光沉积产品》，以及与该标准配套的宇航材料规范AMS 4998《Ti-6Al-4V钛合金粉末》。

为了推动军民融合，上世纪90年代起，美国军用标准体系中与材料相关的军用规范开始转化为宇航材料规范AMS。

目前，宇航材料规范已经成为美国军用航空航天材料标准的柱体。

增材制造技术宇航材料规范的颁布，是该技术在美国航空航天领域走向应用的重要标志。

2011年，AMS 4999被AMS 4999A代替，新版标准的名称更改为《退火Ti-6Al-4V钛合金直接沉积产品》，扩大了工艺种类，补充了新的技术要求，完善了质量保证要求等技术内容。

2009年，美国材料与试验协会（ASTM）成立了专门的增材制造技术委员会ASTM F-42已经颁布了4项标准，包括术语、文件格式等基础标准和产品标准，正在制订中的标准涵盖了基础标准、产品标准和设计指南，构成了较为完整的基础标准体系和开放的产品标准体系，详见表1。

从标准体系构成上看，该技术委员会注重术语、文件格式、设计指南等基础标准制订，这既是增材制造技术领域新概念、新方法数量众多的反映，也是该技术进入大范围应用的客观需要。

从正在开展的工作看，近期将会有较多新的产品标准颁布，其中大部分是激光和电子束铺粉熔覆工艺制造的钛合金和高温合金产品，这对我国相关技术的开发具有一定的借鉴作用。

表1 增材制造技术相关标准及标准化项目2011年，国际标准化组织（ISO）也成立了增材制造技术委员会ISO TC 261，下设术语、方法、工艺和材料，试验方法，数据处理等分委员会/工作组。

宝鸡市人民政府办公室关于印发宝鸡市老工业城市产业转型示范区建设重点工作任务分工方案的通知文章属性•【制定机关】宝鸡市人民政府办公室•【公布日期】2020.03.30•【字号】宝政办函〔2020〕21号•【施行日期】2020.03.30•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】企业技术进步与高新技术产业化正文宝鸡市人民政府办公室关于印发宝鸡市老工业城市产业转型示范区建设重点工作任务分工方案的通知市政府各有关工作部门、直属机构，各有关开发区管委会：《宝鸡市老工业城市产业转型升级示范区建设方案》已经省政府批复（陕政函〔2019〕170号）同意。

按照要求，为切实做好产业转型升级示范区建设工作，经市政府同意，现将宝鸡市老工业城市产业转型示范区建设重点工作任务分工方案予以印发，请认真抓好贯彻落实。

宝鸡市人民政府办公室2020年3月30日宝鸡市老工业城市产业转型示范区建设重点工作任务分工方案根据国家产业转型升级示范区建设要求，为确保《宝鸡市老工业城市产业转型升级示范区建设方案》（以下简称《方案》）确定的建设目标和重点任务落到实处，现就《方案》重点工作任务分工制定如下方案：一、重点改革领域（一）强化创新驱动，提高制造业创新能力。

面向装备制造、“互联网+”、智能制造等领域，依托宝石钢管、宝石机械、秦川机床、宝鸡机床、西凤酒等龙头企业，指导和参与建设3-5个省级及国家级先进制造业创新中心，形成10个产业技术创新联盟，聚集20家企业参与宝鸡联合创新中心建设与运营，吸引10名行业领军人才、100名以上行业拔尖人才。

在钛及钛合金、高档数控机床、特种钻机、轨道交通、航空航天等领域，突破5-8项行业关键核心技术，研制并应用8-10个首台（套）重大装备。

（市科技局牵头，市工信局、市发改委等配合）（二）加快金融创新，为产业转型升级注入动力。

积极开展投融资体制机制创新，促进“产业+金融”融合发展，创新产业基金支持方式。

航空航天材料标准AMS4911L航空航天材料标准规范AMS 4911L退火钛合金6Al-4V薄板、带材和中厚板原理AMS 4911L产生于3.4节的SI转换值。

AMS 4911K 产生于包括报告要求修订和表2标题修正的考查和更新。

1.范围1.1规格本规范涵盖了各种规格的薄板、带材和中厚板钛合金。

1.2应用此类产品主要应用于750°F（399℃）温度下需要较大强度的零件，但是其应用不仅仅限于此类应用。

1.2.1一些加工方法和服役条件可能造成此类产品对应力—腐蚀裂纹；ARP82推荐了减小这些条件的习惯做法。

2.参考资料下述文件在购买订单签订之日起生效，这里列出了部分标准的指定要求。

供货商需按照标准规范的最新修订版加工，除非指定专门标准要求。

当参考标准取消且替换标准没有指定，最新修订版的标准需要提供。

2.1SAE 规范SAE协会授权，协会地址：400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001, Tel: 877-606-7323 (inside USAand Canada) or 724-776-4970 (outside USA), or.AMS 2242 高强，耐蚀和耐热钢，铁合金，钛，钛合金薄板、带材和中厚板AMS 2249 钛和钛合金化学成分分析AMS 2631 钛和钛合金棒材和坯段超声波探伤AMS 2750 高温测定法AMS 2809 钛和钛合金锻件成品标识ARP982 减小钛合金锻件成品的应力—腐蚀裂纹的方法2.2ASTM 规范ASTM协会授权，协会地址：100 Barr Harbor Drive, P.O. Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959,Tel: 610-832-9585, or .ASTM E8 金属材料拉伸试验方法ASTM E290 材料韧性弯曲试验方法ASTM E384 材料微米探测压痕硬度方法ASTM E539 6Al-4V钛合金的x射线发射光谱测定法ASTM E1409 惰性气体中熔化方法测定钛和钛合金中氧与氮含量ASTM E1447 惰性气体中熔化导热率/红外线探测方法测定钛和钛合金中氢含量ASTM E1941 难熔活性金属及其合金的碳测定方法ASTM E2371 基于原子发射等离子体光谱法的钛和钛合金分析3.技术要求3.1成分成分需要符合表1中所示的质量分数要求；碳含量按照ASTM E1941测定，氢含量按照ASTM E447确定，氧、氮含量按照ASTM E1409测定，其它元素测定方法符合ASTM E539或者ASTM E2371，如购买方同意，可以使用其它分析方法。