鈦材料鑄造（英文：cast of titanium material），是在真空或保護氣體條件下，將鈦材料進行熔煉、澆注成鑄件的過程。
鈦材料鑄造，是鈦材料製備工藝之一。
鈦材料鑄件，主要套用於航空航天工業。重要的使用零件有：發動機壓氣機匣，中間機匣，葉片，空心導向器，內環，增壓器葉輪，軸承殼體及支座，飛機用支架，傘倉，耳片，短梁，襟翼滑軌，剎車殼體；飛彈用控制艙，尾翼，火箭後封頭，公用底等；人造衛星用支座，掃描器框架，鏡筒等。在民用工業上廣泛用於製造耐蝕泵體，閥門，葉輪；船舶用螺旋推進器；精密機械的殼體，支架，筒體；醫療用人工關節，假肢元件；運動器械的高爾夫球頭，馬具，腳踏車零件等。
基本介紹
- 中文名：鈦材料鑄造
工藝簡介,熔鑄設備,造型方法,熔模精鑄,鑄件套用,
工藝簡介
鈦在熔融狀態下非常活潑，長期以來未能找到適合的熔鑄方法與造型材料，致使鑄鈦落後於變形鈦合金20多年。1956～1962年美國貝爾(Beal)等開發出真空自耗電弧凝殼熔鑄技術，使鈦鑄件正式進入工業生產。20世紀70年代，開始套用於航空航天領域。從70年代以後，鈦合金大型薄壁精密鑄造技術得到開發與套用。在其材料使用性能接近或等於航空鈦鍛件的前提下，成本降低50%左右，因而鑄鈦技術得到快速發展。預期在不久的將來，它將取得和變形鈦合金同等重要的地位。
熔鑄設備
真空自耗電弧凝殼爐是生產鈦鑄件的主要設備，它的原理是：在爐體內，採用鈦材料鑄錠或鍛棒作為母材料電極(負極)，水冷銅坩堝充當正極，在真空氣氛下，輸入低壓(25～40V)大電流，兩極接近起弧後，熔化鈦材料自耗電極端部，滴入坩堝內，形成熔池。在水冷作用下，銅坩堝壁與熔池間形成一層凝殼，保護坩堝不受侵蝕，鈦液不受污染。當坩堝內熔池增長至足夠量時，停電斷弧，快速提升電極，翻轉坩堝，將熔融鈦水注入靜置的或離心轉動的鑄型中。凝殼爐的優點是，生產效率高，合金成分控制良好。缺點是金屬過熱度低，需要快速澆注和設備較大的澆注系統。中國最大的凝殼爐的澆注量是500kg。美國、前蘇聯均有1000kg左右的爐子。其他處於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熔鑄法等。
造型方法
包括石墨型鑄造和熔模精密鑄造。
石墨型鑄造 石墨型是生產民用鈦鑄件的主要造型工藝。又分加工石墨型和石墨搗實型。加工石墨型是用優質人造石墨塊手工或機械加工而成，根據鑄型複雜程度，可採用多活塊組合，這種鑄型可多次使用。石墨搗實型是由人造石墨砂料和碳質有機粘結劑碾混成混合料後，在木模或金屬模砂箱中，用手工或造型機械造型而成。造好的石墨砂型，經低溫烘烤乾燥固化後，在乾散石墨粉覆蓋下，或在非氧化氣氛保護下，進行高溫焙燒。製作好鑄型組合後，即可裝爐澆鑄。生產質量要求嚴格的航空鑄件，其加工型和搗實型在澆鑄前均需進行真空除氣處理。
熔模精鑄
熔模精密鑄造是生產精度高、形狀複雜、表面光潔和內部緻密的航空用鈦合金鑄件的主要工藝。鈦的熔模鑄造方法與鋼精鑄工藝基本相同，只是在制殼材料和某些工序上有所區別。
當今用於生產鈦精密鑄件的工藝有三種：
(1)石墨型殼工藝。
(2)金屬面層陶瓷型殼工藝。
(3)氧化物陶瓷型殼工藝。第一種價格低廉，可用於中小鑄件生產，後兩種可用於大型薄壁精密鑄件生產。
鑄造鈦合金和鑄件質量 大部分變形鈦合金均可用於鑄造，最廣泛使用的是Ti－6A1－4V合金。它的鑄造性能良好，組織性能穩定。與同成分變形合金相比，鑄造鈦合金的強度基本相等，但其塑性和疲勞性能約低40%～50%，而斷裂韌性則稍好一些。
鈦材料鑄件一般採用穩定化退火處理，研究中的固溶處理和氫化處理可以細化晶粒，改善組織，將合金疲勞性能提高到鍛件水平。熱等靜壓是優質鈦材料鑄件常用的處理方法，經高溫高壓處理後，鑄件尺寸不發生變化，而內部組織變得更為緻密，力學性能的穩定性將有很大改善。鑄件的質量，應按國家標準GB6614、國軍標GJB2896或航空標準HB5448檢驗。表中列出了鈦合金鑄件的技術特性。
鑄件套用
鑄鈦首要的用戶是航空航天工業。重要的使用零件有：發動機壓氣機匣，中間機匣，葉片，空心導向器，內環，增壓器葉輪，軸承殼體及支座，飛機用支架，傘倉，耳片，短梁，襟翼滑軌，剎車殼體；飛彈用控制艙，尾翼，火箭後封頭，公用底等；人造衛星用支座，掃描器框架，鏡筒等。在民用工業上廣泛用於製造耐蝕泵體(見彩圖插頁第11頁)，閥門，葉輪；船舶用螺旋推進器；精密機械的殼體，支架，筒體；醫療用人工關節，假肢元件；運動器械的高爾夫球頭，馬具，腳踏車零件等。
