钛合金电极块混料均匀性对铸锭成分的影响

赵小花，王锦程，刘 鹏，吴 伟，王凯旋，刘向宏,孙 鹏

(1.西北工业大学 材料学院，陕西 西安 710072) (2.西部超导材料科技股份有限公司，陕西 西安 710018)

钛合金特有的抗氧化性、高比强度、低密度等特点使得其在航空先进发动机的应用上具有明显优势[1,2]，因而被列为国家“两机”专项战略性材料。航空发动机对钛合金材料的纯净性、均匀性[3]和一致性有着更高的要求，因此，工程化生产过程中钛合金铸锭成分均匀性的控制成为研究热点。目前，针对熔炼工艺研究[4]的报道较为普遍，但关于前端电极成分均匀性的研究鲜有报道。然而，钛合金铸锭的工程化制备过程中，电极块的形状、成分及致密度对于后续工序具有重要影响。如果控制不当，可能造成熔炼过程掉渣而引起冶金缺陷[5]。本研究针对工程化制备钛合金铸锭的基本工序(电极块混料—电极块压制—电极焊接—真空自耗电弧熔炼)中的前2个环节，研究了电极块成分对成品铸锭成分均匀性的影响，以期在批量化生产中通过控制电极块质量提高铸锭成分均匀性。

1 模拟条件和实验方法

电极块制备是指将一定配比的海绵钛、中间合金和纯金属等物料混合，在油压机模腔内压制成一定形状的机械混合物[6,7]，如图1所示。该机械混合物是后续熔炼的基本单元，本研究采用数值模拟和实验相结合的方法对该过程开展系统研究。假设电极块中的原材料分布状态为极限非均匀混合和均匀混合2种，对其进行3次真空自耗电弧熔炼的数值模拟，对比成品铸锭的成分分布规律。……