
工业规模熔炼的钛合金锭一般为3~6t,大型铸锭达15t。通常用真空自耗电极电弧炉熔得的铸锭为圆形。近年也采用其他方法,如等离子熔炼、电子束熔炼、壳式熔炼和电渣熔炼等,熔得钛合金扁锭和方锭。例如日本采用等离子束炉熔炼得重达3t的扁锭,直接供轧制板带之用。锻造是破碎铸态结晶组织、改善材料性能和获得一定尺寸、形状板坯的主要方法。板坯锻造前的加热过程中,钛合金很容易与空气发生强烈反应,形成氧化皮和吸气层,降低材料的塑性和其他性能。因此,常采用感应加热或在气密性好的室状电阻炉中加热。

钛合金无缝管是一种由钛合金材料制成的具有中空截面、周边没有接缝的长条型管材。最初主要用于制作飞机发动机压气机部件及火箭、导弹和高速飞机的结构件。合金管厂家从60年代中期开始逐渐应用于电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等一般工业制造领域。TA1、TA2、TA3均为工业纯钛,它们具有较高的力学性能、优良的冲压性能,并可进行各种形式的焊接,焊接接头强度可达基体金属强度的90%,且切削加工性能良好。钛管对氯化物、硫化物和氨具有较高的耐蚀性能。精细合金管钛在海水中的耐蚀性比铝合金、不锈钢、镍基合金还高。钛耐水冲击性能也较强。

当采用火焰炉加热时,应保持炉内为微氧化性气氛,也可在锭坯表面涂保护层,或在惰性气体中加热。钛合金的热导率低,在加热大截面或高合金化锭坯时,为防止热应力可能引起的锭坯开裂,通常采用低温慢速、高温快速的分段加热法。控制锭坯的加热和终锻温度以及锻造变形量是获得高质量钛板坯的重要保证。钛合金板坯的锻造一般采用水压机和锻锤。为了保证随后的轧制过程顺利进行和保证板材的表面质量,锻造的板坯和铸锭应进行机械加工,剥去表面裂纹及深度达3~4mm的吸气层。

钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。特点钛合金与其他金属材料相比,有下列优点:①比强度(抗拉强度/密度)高(见图),抗拉强度可达100~140kgf/mm2,而密度仅为钢的60%。中温强度好,使用温度比铝合金高几百度,在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450~500℃的温度下长期工作。耐蚀性好,在大气中钛表面立即形成一层均匀致密的氧化膜,有抵抗多种介质侵蚀的能力。

焊接钛管进行辊涨的原则和工艺与无钛缝管是一样的。但是焊珠的存在要求考虑附加的因素,以便确定好的及稳定的辊涨工艺。在这些因素中,重要的是管材的冶金质量及表面状态。例如,希望用退火状态而不是焊接状态的管子,对于管板设计的紧配合连接来说必须避免过分凸出的补径焊珠,事实证明,空气退火的头部带有拋光环的扩口管的结合强度比在光亮退火或光亮应力消除退火状态下扩涨的管子要更好些。另一方面,粗糙的管表面或管板表面可改善机械强度,但密封性差。采用精密机加工或机加工加铰管板孔的方法制造的钛管板孔表面光洁度为0.75-1.5-101,管头拋光环光洁度也达到同一水平,这样强度和密封性就能达到佳配合。