TZM合金的生產流程
簡介
常用的TZM合金生產方法有粉末冶金法和真空電弧熔煉法。這兩種製備方法各具特色,生產者可以根據產品要求和設備不同採用不同的製備方法。TZM合金的生產流程大致如下所示:混料-壓制-預燒-燒結-多次軋製和退火處理-TZM合金成品。
真空電弧熔煉法
真空電弧熔煉法是用電弧將純鉬熔化後按重量百分比添加一定量的Ti、Zr等合金元素,然後用常規鑄造的方法得到TZM合金。TZM合金的真空自耗電弧的熔煉工藝包括:電極製備、水冷效果、穩弧攪拌和熔煉功率等。良好的熔煉工藝對製備的TZM合金品質有一定的影響,要製備性能優良的TZM合金要對其熔煉工藝進行嚴格要求。
電極要求:電極的配料要均勻,表面應乾燥、光亮、無氧化且無明顯彎曲,符合規定的直度要求,使用時要捆紮緻密。
冷卻效果:在真空自耗熔煉爐中,結晶器的水冷作用主要有兩個:一個是帶走熔煉過程中釋放的熱量,保證結晶器不會被燒壞;其二是對合金的鑄錠內部組織的影響,它通過對鑄錠底部和四周的強烈加熱,使得鑄錠產生定向的柱狀晶組織。在熔煉TZM合金時,冷卻水壓控制在2.0~3.0 kg/cm2,水流層在10mm左右最佳。
穩弧攪拌作用:在熔煉TZM合金時,外加了一個與結晶器平行繞匝的線圈,通電後形成磁場,這一磁場的主要作用是約束電弧和使得熔池在攪拌的狀態下凝固,電弧的約束作用就稱為“穩弧”。另外,採取合適的穩弧磁場強度,會減少結晶器的擊穿事故。
熔煉功率:熔煉的功率指熔煉電流和電壓,它是一個重要的工藝參數,不恰當的參數,會造成TZM合金熔煉的失敗。選擇合適的熔煉功率與電機和結晶器的尺寸比值有很大的關係。將“L”比為電極和結晶器壁的距離,則L值越小,電弧對熔池的覆蓋面積越大,相同功率制度下熔池的加熱狀態越好,熔池越活潑。反之,則操作困難,容易發生偏弧和結晶器損壞。
粉末冶金法
粉末冶金法則是用高純鉬粉與Ti H2粉、ZrH2粉及石墨粉按比例均勻混合後經冷等靜壓成形,然後在保護氣氛下高溫燒結,得到TZM坯料。坯料再經過高溫熱軋(高溫鍛造)、高溫退火、中溫熱軋(中溫鍛造)、中溫退火消除應力、然後溫軋(溫鍛)而得到TZM合金(鉬鋯鈦合金)成品料。坯料的軋製(鍛造)工藝及隨後的熱處理對材料的性能、各向異性及織構有較大的影響。其主要生產流程如下所示:混粉→球磨→冷等靜壓成型→通入氫氣或其他保護氣體→在保護氣氛下高溫燒結→TZM坯料→高溫熱軋→高溫退火→中溫熱軋→中溫退火消除應力→溫軋→TZM合金。