
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。

将氧化钛矿石与氯结合以制备氯化钛。这一步是大多数其他金属可以跳过的,因为它们在加工之前不必将氧化物转化为氯化物。这是一个需要更多时间和金钱的额外步骤。接下来,使用镁或钠作为还原剂还原氯化钛以形成钛。该过程的这一部分必须在钢制反应器内进行,该反应器被焊接封闭并加热至120℃。必须这样做是因为钛具有很强的反应性,混合物中的任何氧气都会导致非常脆的金属。(通常在氩气而不是氧气的受控环境中进行处理。)不幸的是,这意味着钛只能分批加工,不像铁和其他金属在高炉中连续流动。对于钛,必须将材料加入并密封到反应器中几天,然后才能打开并除去钛。总的来说,提取和加工可能需要长达17天。大的反应堆每天可以生产大约一吨的钛,这也不错,但是用于铁的大型高炉每天可以生产多达10,000吨。

在进行钛合金焊接时,因氩弧焊枪形成的氩气气体保护层只能保护好焊接熔池不受空气的有害作用,而对已凝固而处于高温状态附近的焊缝及其附近区域则无保护作用,而处于这种状态的钛管焊缝及其附近的区域仍有很强的吸收空气中的氮及氧的能力。随氧化程度逐步加重,钛合金焊缝颜色发生变化及焊缝塑性下降的规律。银白色(无氧化),金黄色(TiO,轻微氧化),蓝色(Ti2O3,氧化稍为严重),灰色(TiO2,氧化严重)。钛管及钛合金管焊接时,当焊缝含氧、氮量较高时,随着温度的上升,钛及其合金吸收氢气、氧气和氮气的能力逐渐上升。钛从250℃开始吸氢,从400℃开始吸氧,从600℃开始吸氮。由于钛合金同O2、N2、H2的亲和力高,接头中含有这些气体时会使接头变脆,降低钛合金焊接接头的冲击性能、塑性和韧性。钛合金焊接时,焊接接头产生热裂纹的可能性很小,这是因为钛及钛合金中S、P、C等杂质含量很少,由S、P形成的低熔点共晶在晶界很少生成,加之有效结晶温度区间窄小,钛及钛合金凝固时收缩量小,焊缝金属不会产生热裂纹。

钛合金根据相的组成可分为三类:α合金,(α+β)合金和β合金,中国分别以TA、TC、TB表示。α合金含一定量的稳定α相的元素,平衡状态下主要由α相组成。α合金比重小,热强性好、具有良好的焊接性和优异的耐蚀性,缺点是室温强度低,通常用作耐热材料和耐蚀材料。α合金通常又可分为全α合金(TA7)、近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的α合金(Ti-2.5Cu)。(α+β)合金含一定量的稳定α相和β相的元素,平衡状态下合金的组织为α相和β相。(α+β)合金有中等强度、并可热处理强化,但焊接性能较差。(α+ β)合金应用广泛,其中Ti-6Al-4V合金的产量在全部钛材中占一半以上。

钛合金管、钛板材的生产加工工艺介绍。熔炼与铸锭 钛的熔点高,化学性质活泼,在高温或熔融状态下容易与空气和耐火材料发生作用。钛及钛合金通常在真空或惰性气体保护的气氛下,在水冷或液体金属冷却的铜坩埚内熔铸。镍合金管价格目前钛锭生产中应用最为广泛的是真空自耗电极电弧炉熔炼。耐腐蚀镍合金管将一定比例的海绵钛、返回料和合金元素混合均匀后,在液压机上压制成块状(称电极块),再采用等离子焊接方法将电极块焊接成电极(棒),在真空自耗电极电弧炉中经二次重熔成锭。为保证铸锭成分均匀,对加入的合金元素、返回料和海绵钛的粒度均控制在一定范围之内,并采取三次真空重熔。