鈦在熔融狀態(tài)下非常活潑,長期以來未能找到適合的熔鑄方法與造型材料,致使鑄鈦落后于變形鈦合金20多年。1956~1962年美國貝爾(Beal)等開發(fā)出真空自耗電弧凝殼熔鑄技術(shù),使鈦鑄件正式進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)。20世紀(jì)70年代,開始應(yīng)用于**航天領(lǐng)域。從70年代以后,鈦合金大型薄壁精密鑄造技術(shù)得到開發(fā)與應(yīng)用。在其材料使用性能接近或等于**鈦鍛件的前提下,成本降低50%左右,因而鑄鈦技術(shù)得到快速發(fā)展。預(yù)期在不久的將來,它將取得和變形鈦合金同等重要的地位。
熔鑄設(shè)備
真空自耗電弧凝殼爐是生產(chǎn)鈦鑄件的主要設(shè)備,它的原理是:在爐體內(nèi),采用鈦材料鑄錠或鍛棒作為母材料電極(負(fù)極),水冷銅坩堝充當(dāng)正極,在真空氣氛下,輸入低壓(25~40V)大電流,兩極接近起弧后,熔化鈦材料自耗電極端部,滴入坩堝內(nèi),形成熔池。在水冷作用下,銅坩堝壁與熔池間形成一層凝殼,保護(hù)坩堝不受侵蝕,鈦液不受污染。當(dāng)坩堝內(nèi)熔池增長至足夠量時,停電斷弧,快速提升電極,翻轉(zhuǎn)坩堝,將熔融鈦水注入靜置的或離心轉(zhuǎn)動的鑄型中。凝殼爐的優(yōu)點是,生產(chǎn)效率高,合金成分控制良好。缺點是金屬過熱度低,需要快速澆注和設(shè)備較大的澆注系統(tǒng)。中國**的凝殼爐的澆注量是500kg。美國、前蘇聯(lián)均有1000kg左右的爐子。其他處于試驗研究階段的鈦熔鑄方法有電子束、等離子和冷壁坩堝感應(yīng)熔鑄法等。