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摘要：近年来，随着科技的发展及生产的需要，相继研究开发了熔炼钛合金及其他活性金属的新方法及装备，主要有电子束炉、等离子体炉、真空感应炉等，并获得一定程度的应用。但从耗电量、熔化速度、成本等技术经济指标对比来看，自耗电极电弧炉（含凝壳炉）熔炼仍是目前最经济适用的熔炼方法。所以本文主要探究钛合金行业发展现状与锻造工艺。
关键词：钛金属;发展现状;熔炼工艺;锻造工艺
一、钛金属行业概述
钛具有熔点高、比重小、比强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数低、高低温度耐受性能好、在急冷急热条件下应力小等特点，其商业价值在二十世纪五十年代开始被人们认识，钛多与铁、铝、钒或钼等其他元素造成造出高强度的轻合金，被应用于航空、航天、军工等高科技领域。随着钛不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、农产食品、医学、日常生活用品等行业推广，钛金属日益被人们重视，被誉为“第三金属”、“太空金属”、“海洋金属”和“万能金属”，因其是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资，又被称为“现代金属”和“战略金属”。世界钛工业受全球经济的影响，在航空航天、一般工业、能源和石化等领域的钛需求继续稳步回升，导致全球钛工业的产量稳步增长。2018年，美日俄三国钛工业受国际经济的影响，钛加工材在航空航天及一般工业领域的需求量稳步回升，俄罗斯钛加工材的产量达到3万t，预计全球钛加工材产量将超过14万t，同比有所增长。
二、钛金属行业现状
随着下游需求量的复苏，2018年我国钛金属产量逐渐上升，其中2018年钛精矿产量达到420万吨，同比增长10.5%;而我国钛精矿主要产自攀西地区，2018年攀西地区钛精矿产量达到324万吨，占国内总产值的77.1%。根据国内主要钛材30家生产企业的统计，2018年中国共生产钛加工材63396吨，同比增长14.4%，其中生产板材35725吨，占整体钛材的56.3%;棒材10322吨，占整体的16.3%;管材7483吨，占比为11.8%;锻件4477吨，占比为7.1%;丝863吨，占比为1.4;铸件708吨，其他材料3818吨。2018年我国钛及钛合金产品主要应用于化工和航空航天领域，化工领域占比达到45.3%，较上年增加了1.9个百分点;航空航天领域达到17.9%，较上年提高1.6个百分点;其次是电力领域，占比达到10.7%，较上年降低1.4个百分点。
三、钛及钛合金的熔炼铸造工艺
钛是非常活泼的金属，在液态下，和氧、氮、氢和碳的反应相当快，因此钛合金熔炼必须在较高的真空度或惰性气体（ar或ne）保护下进行。熔炼用坩埚均采用水冷铜坩埚，具体的熔炼工艺主要有三种方式：
（1）非自耗电极电弧炉熔炼 合金熔炼在真空或惰性气体保护下进行。该工艺主要为自耗电极熔炼制备电极。
（2）真空自耗电极电弧炉熔炼 以钛或钛合金制成的自耗电极为阴极，以水冷铜坩埚为阳极。熔化了的电极以液滴形式进入坩埚，形成熔池。熔池表面被电弧加热，始终呈液态，底部和坩埚接触的四周受到强制冷却，产生自下而上的结晶。熔池内的金属液凝固后成为钛锭。
（3）真空自耗电极凝壳护熔炼 熔炼装置示意。这种熔炉是在真空自耗电极电弧炉基础上发展起来的，它是一种将熔炼与离心浇注联成一体的铸造异形件的炉型。其最大的特点是在水冷铜坩埚与金属熔体之间存在一层钛合金固体薄壳，即所谓凝壳，这层同材质的凝壳作为坩埚的内衬，用于形成熔池储存钛液，避免了坩埚对钛合金液的污染。浇注后，留在增损内的一层凝壳，可作为坩埚内衬继续使用。
四、钛金属行业发展趋势
对标美国制造业创新模式，尽早构建我国钛行业互联互通、共享共赢的基础数据网络平台。在平台上建立钛及钛合金材料表征及评价参数以及加工工艺和应用技术参数、检验检测标准等基础数据数据库，以此推动钛及钛合金材料在各高端领域的应用。
根据与钛相关行业成员单体要素情况，以契约的方式组建跨行业横向联合创新攻坚共同体。以股权的方式组建具有先进装备技术保障和经济实力的、全产业链、全生命周期的纵向产业联合创新共同体，以此稳定钛产品品质和价格。
从国家战略角度出发，积极开展广泛的国际合作，多渠道、多主体地提升我国钛产品从采选、冶炼、加工全套技术水平，以满足我国航空航天等许多高端应用长期稳定增长的需求。
参考文献
[1]王易山.钛及钛合金熔炼技术发展现状[J].世界有色金属，2020（05）：10+12.
[2]冯寅楠，闫鹏，贾国斌.电子束冷床熔炼的应用现状[J].中国材料进展，2020，39（04）：295-303.
[3]王琛，毛小南，于兰兰，高平.钛合金熔炼技术的进展[J].热加工工艺，2009，38（17）：42-45.
[4]马立蒲，刘为超.电子束熔炼技术及其应用[J].有色金属加工，2008，37（06）：28-31+36.
作者简介：赵万波（1990.08-），本科學历，男，研究方向：钛金属冶炼，钛金属铸锭成型
关键词：钛金属;发展现状;熔炼工艺;锻造工艺
一、钛金属行业概述
钛具有熔点高、比重小、比强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数低、高低温度耐受性能好、在急冷急热条件下应力小等特点，其商业价值在二十世纪五十年代开始被人们认识，钛多与铁、铝、钒或钼等其他元素造成造出高强度的轻合金，被应用于航空、航天、军工等高科技领域。随着钛不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、农产食品、医学、日常生活用品等行业推广，钛金属日益被人们重视，被誉为“第三金属”、“太空金属”、“海洋金属”和“万能金属”，因其是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资，又被称为“现代金属”和“战略金属”。世界钛工业受全球经济的影响，在航空航天、一般工业、能源和石化等领域的钛需求继续稳步回升，导致全球钛工业的产量稳步增长。2018年，美日俄三国钛工业受国际经济的影响，钛加工材在航空航天及一般工业领域的需求量稳步回升，俄罗斯钛加工材的产量达到3万t，预计全球钛加工材产量将超过14万t，同比有所增长。
二、钛金属行业现状
随着下游需求量的复苏，2018年我国钛金属产量逐渐上升，其中2018年钛精矿产量达到420万吨，同比增长10.5%;而我国钛精矿主要产自攀西地区，2018年攀西地区钛精矿产量达到324万吨，占国内总产值的77.1%。根据国内主要钛材30家生产企业的统计，2018年中国共生产钛加工材63396吨，同比增长14.4%，其中生产板材35725吨，占整体钛材的56.3%;棒材10322吨，占整体的16.3%;管材7483吨，占比为11.8%;锻件4477吨，占比为7.1%;丝863吨，占比为1.4;铸件708吨，其他材料3818吨。2018年我国钛及钛合金产品主要应用于化工和航空航天领域，化工领域占比达到45.3%，较上年增加了1.9个百分点;航空航天领域达到17.9%，较上年提高1.6个百分点;其次是电力领域，占比达到10.7%，较上年降低1.4个百分点。
三、钛及钛合金的熔炼铸造工艺
钛是非常活泼的金属，在液态下，和氧、氮、氢和碳的反应相当快，因此钛合金熔炼必须在较高的真空度或惰性气体（ar或ne）保护下进行。熔炼用坩埚均采用水冷铜坩埚，具体的熔炼工艺主要有三种方式：
（1）非自耗电极电弧炉熔炼 合金熔炼在真空或惰性气体保护下进行。该工艺主要为自耗电极熔炼制备电极。
（2）真空自耗电极电弧炉熔炼 以钛或钛合金制成的自耗电极为阴极，以水冷铜坩埚为阳极。熔化了的电极以液滴形式进入坩埚，形成熔池。熔池表面被电弧加热，始终呈液态，底部和坩埚接触的四周受到强制冷却，产生自下而上的结晶。熔池内的金属液凝固后成为钛锭。
（3）真空自耗电极凝壳护熔炼 熔炼装置示意。这种熔炉是在真空自耗电极电弧炉基础上发展起来的，它是一种将熔炼与离心浇注联成一体的铸造异形件的炉型。其最大的特点是在水冷铜坩埚与金属熔体之间存在一层钛合金固体薄壳，即所谓凝壳，这层同材质的凝壳作为坩埚的内衬，用于形成熔池储存钛液，避免了坩埚对钛合金液的污染。浇注后，留在增损内的一层凝壳，可作为坩埚内衬继续使用。
四、钛金属行业发展趋势
对标美国制造业创新模式，尽早构建我国钛行业互联互通、共享共赢的基础数据网络平台。在平台上建立钛及钛合金材料表征及评价参数以及加工工艺和应用技术参数、检验检测标准等基础数据数据库，以此推动钛及钛合金材料在各高端领域的应用。
根据与钛相关行业成员单体要素情况，以契约的方式组建跨行业横向联合创新攻坚共同体。以股权的方式组建具有先进装备技术保障和经济实力的、全产业链、全生命周期的纵向产业联合创新共同体，以此稳定钛产品品质和价格。
从国家战略角度出发，积极开展广泛的国际合作，多渠道、多主体地提升我国钛产品从采选、冶炼、加工全套技术水平，以满足我国航空航天等许多高端应用长期稳定增长的需求。
参考文献
[1]王易山.钛及钛合金熔炼技术发展现状[J].世界有色金属，2020（05）：10+12.
[2]冯寅楠，闫鹏，贾国斌.电子束冷床熔炼的应用现状[J].中国材料进展，2020，39（04）：295-303.
[3]王琛，毛小南，于兰兰，高平.钛合金熔炼技术的进展[J].热加工工艺，2009，38（17）：42-45.
[4]马立蒲，刘为超.电子束熔炼技术及其应用[J].有色金属加工，2008，37（06）：28-31+36.
作者简介：赵万波（1990.08-），本科學历，男，研究方向：钛金属冶炼，钛金属铸锭成型