钛及钛合金的熔炼工艺种类

钛及钛合金是极其重要的轻质结构材料，在航空、航天、车辆工程、生物医学工程等领域具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景。目前，国内外钛及钛合金熔炼铸锭方法主要有：

1、真空自耗电弧熔炼工艺（VAR）

真空自耗电弧熔炼是在真空或在惰性气氛中，钛及钛合金自耗电极棒作为阴极，在直流电弧的高温作用下迅速熔化，并在水冷铜坩埚内形成熔池。当液钛以熔滴的形式向水冷铜坩埚内过渡以及在水冷铜坩埚内保持液态时，不仅实现了钛和钛合金的致密化，而且还发生一系列的物理化学反应，起到提纯的作用，使它们具有更好的性能。

真空自耗电极电弧熔炼具有加热温度均匀、弧柱压较小、热效率高的优点，经过2～3次电弧熔炼可得到优质钛锭。

2、真空电子束熔炼法（EB）

EB法是利用电子束枪产生的电场加速电子束作为热源轰击被熔金属，将电子的动能转变为热能，从而加热熔化金属。作为工业上使用的EB熔炼，其主要用途是精炼Ti、Ni、Ta、Zr等高熔点金属。

EB法的热源具有高度灵活性，可分为滴熔法、冷床炉精炼、浮动区域熔炼等不同重熔和精炼工艺。

3、真空等离子弧和真空等离子束熔炼法（PA）

该方法是利用真空等离子体作热源加热被熔金属。等离子体由空心热阴极（等离子枪）放电产生，按放电形式又分为等离子束和等离子弧两种。

采用该方法的设备熔池较浅、熔池面积大，且无遮盖，热辐射损失大，熔池过热度低，只适用于残钛回收和厚壁铸件。

4、冷床炉熔炼法（CHM）

该工艺使金属在炉床上分段进行熔化、精炼和凝固，主要特点是分别进行熔化、提纯和凝固。熔融的金属液体在水冷铜床上流动，通过控制滞留时间和温度，使HDI和LDI夹杂物通过重力分离，HDI夹杂沉积到铜床底部，LDI夹杂物被高温分解。此外，由于炉床熔炼的熔池较浅，还可以使结晶偏析降至最小。以熔炼热源可分为电子束冷床炉熔炼、等离子体冷床炉熔炼两类。

CHM法可以大量使用残钛料，无需制备电极从而简化工艺，但金属挥发损失较大，设备投资高，工艺技术相对复杂。CHM法在国外已大量应用，目前我国宝钛和宝钢特钢都从国外引进了这种设备并取得了较好的效果。

根据国内外钛及钛合金熔炼的生产实践，四种方法中，真空自耗炉（VAR）与电子束冷床炉（EB）是熔炼钛及钛合金的首选设备。