Ti-Al-Fe-O熔体中氧化铝析出行为的研究

戎宇航， 朱翔鹰*， 陈军修， 吴长军，涂浩， 王建华， 苏旭平

（1.江苏省材料表面科学与技术重点实验室，江苏 常州 213164； 2.常州大学材料科学与工程学院，江苏 常州 213164）

近年来含钛钢种迅速发展，已经从传统的含钛不锈钢扩展至无间隙原子钢[1]、双相钢[2]、耐火钢[3]、低合金高强钢[4]、微合金碳钢[5-9]等。由于钛元素可以和碳、氮、氧等元素形成稳定的化合物，因此钢中添加钛元素可以起到钉扎碳原子、脱氧、脱气、晶粒细化和合金化等作用[10]。钛铁合金是炼钢中最重要的钛元素添加剂，不断涌现的先进含钛钢种对钛铁合金的成分要求也愈来愈高。钛铁合金尤其是高钛铁合金（ω（Ti）=65%～75%）须满足低铝低氧的要求，即ω（Al）和ω（O）须分别低于2 %。目前钛铁合金的生产方法主要是重熔法[10-11]和铝热还原法[12-14]。重熔法利用金属铁和金属钛重熔获得钛铁合金，该法能满足钛铁合金低铝低氧的要求，但金属钛资源少而且价格高，限制了应用范围。铝热法利用钛铁矿、金红石、铝粉、氧化剂、造渣剂在炉外点火熔炼获得钛铁合金，该法效率高、成本低、综合污染少。铝热法生产的ω（Ti） ≤ 40%钛铁合金能满足低铝低氧的要求，但高钛铁不能。

为了追求低铝低氧目标，研究人员开展了铝热法制备高钛铁的脱氧极限、ω（Al）和含氧相之间的关系的研究。CHUMAREV等[15]指出仅用铝作还原剂无法制备出ω（O）低于5%的高钛铁，原因是合金的初始凝固相中含有Ti-Fe-O固溶体和Ti4Fe2O化合物，除此以外合金中还有Ti3O2和TiO相。他们还总结了ω（Al）为8%～10%时，ω（Ti）、ω（O）遵循如下经验关系式：

牛丽萍等[16]、豆志河等[17-19]、宋雪静等[20]研究了基于铝热法的粗高钛铁和精炼高钛铁的制备工艺，其中粗高钛铁仅采用铝作为还原剂，其成分见表1；……