我国钛脊合金铸锭的出产起步于20世纪50年代
，1964年实现了钛加工材的工业化出产[1] 。随着人们对钛个性意识的遍及
，钛拥有的比强度高、耐侵蚀、无磁性、低阻尼、凹凸温机能好、与碳复合伙料的相容性好、生物相容性好等凸起利益被充分挖掘并利用[2] [3] 
，被人们誉为“太空金属”和“海洋金属”
，已被宽泛用于航空航天、 舰船、海洋工程、化工、电力、冶金、医疗、体育休闲等行业。作为钛合金出产用中央合金
，自钛合金诞生以来
，一向被以为是有效改善合金组元不均匀化、出产优质钛

合金、提高资料质量的沉要节造成分和伎俩
，备受各出产厂商的高度器沉。时至今日
，一些中央合金的出产技术和质量节造重点依然是这些钛合金质量节造的主题技术
，被严格保密。

1、中央合金的作用

通常
，选取在一种物质中增长一些其他元素的步骤来改善资料的某些个性。钛合金也不例表
，好比在钛中增长Mo元素
，能够提高钛的耐高温机能和耐蚀机能[4] 。

然而
，由于增长元素与钛相比
，受密度、熔点、分配系数、增长方式等等诸多成分影响
，容易出现元素散布不均匀的偏析景象
，或未熔高熔点金属产生同化等严沉的冶金

质量情况
，目前普遍选取中央合金的步骤解决所有影响成分导致的冶金缺点。

因而
，中央合金的作用有 ：改善合金化前提 ；提高合金成吩旖均度 ；克服偏析和不熔（难熔）金属同化 ；削减金属烧损率。总之
，增长中央合金的主张是有效改善钛合金的冶金缺点。

2、中央合金的选择准则

作为工业化批量需要的中央合金
，在选择时
，应充分思考经济性、实用性、合用性等。

通常情况
，应该把握下列几个方面的准则 ：

a）中央合金的化学成分应不变
，且元素散布均匀
，其含有的杂质含量应能满足熔炼所能节造的领域内 ；

b）间合金的组元
，应能满足钛合金配比的必要 ；

c）中央合金的熔点应与钛的熔点较为靠近
，通常情况
，熔点相差应不超过500℃ ；

d）中央合金的比沉、比热、溶解潜扰纂基体金属应相近 ；

e）中央合金应便于造备、车削或破碎 ；

f）中央合金的造作成本应是合理可接受的。

3、中央合金的造备步骤

钛合金用中央合金重要选取金属热还原法和熔炼法两种方式。

3.1?金属热还原法

金属热还原法重要用于高密度、高熔点合金元素增长用中央合金的出产。选取此种方式出产的典型迪胙合金用中央合金有 Al-V、Al-Mo、Al-Mo-V-Fe 等
，其中以Al-V、Al-Mo最为代表[5] 。

该步骤是利用活性金属（通常为Al粉）将被还原金属的氧化物
，通过点火使被还原金属由氧化物转变为纯金属。通常选取铝、镁、硅、钙等作为活性金属还原剂
，从经济性、合用性方面而言
，通常选取铝作为还原剂
，这也是钛合金用中央合金出产最为宽泛的被称之为“铝热还原法”出产中央合金的原因。

金属热还原法反映式 ：

Me X O Y +ZMe'→XMe+Me' Z O Y +Q式中 ：Q为单元热效应值。金属热还原法出产中央合金节造重点 ：

a）参加反映的各组元配比量 ；

b）反映前各类物料混合均匀水平 ；

c）反映后炉渣算帐、不合格反映物的去除水平 ；

d）破碎环节粒度的节造 ；

e）人为挑料环节不合格物料的遴选 ；

f）未熔或高密度组元荟萃物的去除。

表1 钛合金常用中央合金重要性质[5]

3.2?熔炼法

熔炼法重要用于低熔点合金元素增长用中央合金的出产
，重要选取感应熔炼或自耗熔炼。熔炼法出产中央合金可在真空或非真空状态下出产
，这重要取决于金属是否易与氧、氮等气体元素产生反映的个性。非真空状态下出产的中央合金典型代表有 ：Al-Sn、Al-Si ；真空状态下出产的中央合金典型代表有 ：Ti-Sn、Ti-Mo [5] 。

熔炼法出产中央合金的节造重点 ：

a）真空熔炼前原料的配比量
，原料的混合水平和散布方式 ；

b）非真空熔炼方式出产时
，各类物料增长秩序、增长量、增长机遇（熔池的温度）、搅拌方式 ；

c）浇铸机遇的掌控 ；

d）非真空熔炼浇铸后的冷却方式 ；

e）车削和破碎过程的节造。

3.3?其他出产步骤

对于某些特殊的钛中央合金
，除了选取单一的熔炼步骤表
，还选取两种步骤共同进行的方式出产
，即在金属热还原后
，再经过熔炼法进行合金组元均匀化处置。

目前
，大部门出产厂家依然选取单炉、幼炉量式出产。但随着技术的不休改革
，目前国内表均出现了大炉量、陆续式出产设备及新工艺
，这也是工业化、大需要发展趋向地点。但就陆续式出产方式而言
，由于其原料并非一次混合而成
，其产品质量受原料的混合均匀水平、工艺不变水平、设备不变水平、合金反映过程不成控成分等多方面影响
，其质量不变性和靠得住性尚需大量验证数据。

4、国内表出产情况

4.1?国虚实况

宝钛集团有限公司（原宝鸡有色金属加工厂
，代号902）
，是较早发展钛脊合金科延注出产、设备造作的企业
，陪伴着钛合金出产需要
，持久发展中央合金的钻研和出产。出产的中央合金
，以其良好的品质成为钛合金产品质量不变、靠得住的沉要支柱
，使得宝钛迪胙产品持久以来受到国防军工领域的一致认可
，并持久、批量出口波音、空客、罗罗等世界航空领域的大公司。另表
，近些年来
，随着国内通常工业用钛材市场的发展
，国内也出现了一批从事中央合金出产的企业
，但是
，凭据航空、舰船以及国防军工系统保峻峭求
，切合这些高端用处钛合金用中央合金的出产企业却寥若晨星
，大部门中央合金产品定位于通常工业市场的需要。

4.2?国表情况

在国际市场上
，较早发展中合金出产的企业较多
，目前较为认可的企业有Reading alloys公司和GFE公司。

国内最早使用的多元中央合金重要从这两家公司进口。

5、中央合金发展趋向

早期迪胙合金用中央合金重要以两元通用合金为主
，如Al-V、Al-Sn、Ti-Sn
，这些中央合金能够合用于大无数钛合金使用。随着钛合金商标的发展和质量节造要求的提升
，多元专用中央合金已成发展趋向
，如V-Al-Fe、Al-Mo-V-Fe、Al-Mo-Cr-Fe-Si 等 三元、四元、五元中央合金的出现
，并成熟利用。

6、中央合金质量节造重点

由于钛合金重要选取真空自耗电弧炉熔炼
，其熔炼特点是没有造渣过程
，因而无法去除原料带入的高密度和低密度同化物 ；其成型特点是挨次凝固
，因而
，在熔炼过程和成型过程
，没有整炉成吩旖均节造伎俩。综合上述两点原因
，钛合金用中央合金的质量要求是极度高的。

6.1?化学成分

化学成分不变、均匀是中央合金首要前提。为满足这一要求
，注定了高质量中央合金的坯料单沉不宜过大。其次
，除主元素表
，其他杂质元素也是节造的指标
，主

要蕴含Fe、C、O、N、Si等
，Fe、O、N是钛合金必要严格节造的元素
，C、Si是某些中央合金出产过程中有可能带入的元素。除了上述提到的元素表
，凭据中央合金的工艺特点
，还应出格关注出产中央合金的原料有可能带入的必要节造或有害的元素。

6.2?粒度（规格）

中央合金粒度要求
，重要取决于该中央合金的特点
，如Al-Mo中央合金由于其含有高熔点的Mo元素
，其粒杜爪该节造的6mm以下
，这是由于依照熔炼能量推算和试验验证
，6mm以下的金属Mo能够在钛合金熔炼时消融
，确保无高密度同化。另表
，粒度均匀一致
，与海绵钛粒度尽可能相近
，是最佳的状态。若是粒度过细
，在自耗电极块造备时
，一方面将导致电极块中的中央合金散布不均匀 ；另一方面
，中央合金将从非致密的海绵钛缝隙中漏出
，导致合金组元配比达不到指标值。

6.3?表观质量

通常情况
，中央合金表观应无氧化色、氮化色
，呈金属本色即可。但由于出产方式的分歧
，还应对中央合金的表观提出特殊的要求。

对于金属热还原法出产的中央合金
，应沉点节造产品表观无疏松、孔洞、裂纹蹬仔可能出现带有冶金缺点的产品。另表
，还应出格节造出产过程产生的炉渣混入。

对于熔炼法出产的中央合金
，应节造浇铸产生的缩孔部位
，不得用于出产中央合金。

6.4?内涵质量

正如前述
，有效预防中央合金带入钛合金的高密度同化物是极度必要的。因而
，中央合金的内涵质量沉点是检测高密度同化物。凭据中央合金的特点
，对于含有高熔点的中央合金应尽可能选取100%X射线检测
，对于其他中央合金可选取抽检的方式进行高密度同化物的检测。但由于多方面成分
，国内大部门出产企业
，目前尚不具备100%检测伎俩
，因而对于内涵质量的节造
，重要依附出产过程质量节造来保障。值得关注的是
，目前一些中央合金出产公司已引入在线X射线检测伎俩
，实现了中央合金100%高密度检测要求。

另表
，由于中央合金的破碎、车削、遴选等过程都是选取铁质工具进行
，为预防出产过程的设备磨损、异常脱落等情况的产生
，造成中央合金铁元素超标和其他铁类物质带入
，还必要选取强磁铁对铁磁性物质进行处置。

6.5?组批

组批是中央合金有效节造批产品化学成吩旖均性的沉要伎俩。如前所述
，为了确；С煞造骄
，易选取幼炉量、单炉式出产方式。此种方式的局限之处是组批时的组批单元数量过多
，但其优势也刚好在此
，由于组成一批产品的每个出产炉次都必要化学成分的分析
，能够确保组成一批的每个单元的化学成分都是合格的
，并且从取样的频次方面也得到了有效保障。另表
，能够通过节造组批炉次主元素的化学成分
，更精确保障钛合金增长元素配比的节造要求。

7、中央合金尺度化工作概况

钛合金用中央合金的尺度化工作发展相对较慢
，其重要原因有以下两个方面 ：

a）早期迪胙行业总体发展过慢
，未形成市场需要模式 ；

b）中央合金质量节造技术是钛合金出产企业生计关键
，企业不愿意将此技术公开推广。

自2006年以来
，随着世界钛行业的飞速发展
，国内钛加工企业数量迅速增长并急剧扩张
，由此推动了中央合金市场发展
，并形成批量化买卖模式。在此方式的需要和推动下
，钛合金用中央合金尺度化工作急剧发展。

由全国有色金属尺度化技术委员会主导
，由宝钛集团有限公司、宝鸡钛业股份有限公司、宝钛特种金属资料有限公司掌管草拟了4项中央合金有色行业尺度。这些尺度的造订
，对规范我国钛合金用中央合金的发展、提升中央合金质量、推进市场良性竞争和有序买卖阐扬了积极作用。现行有效的中央合金尺度项目见表2。拟造订的中央合金尺度项目见表3。

表2    现行有效钛合金用中央合金尺度项目

表3     拟造订迪胙合金用中央合金尺度项目

中央合金尺度系统的美满尚需发展大量工作
，尤其是分析步骤尺度更为滞后。截至目前
，尚无一项中央合金化学成分分析步骤尺度颁布执行。

8、瞻望

经过十余年迪胙合金急剧发展
，除宝钛集团有限公司占有独立、自主的高瓢荼鹦央合金出产企业和专业化出产团队表
，其他钛合金出产企业尚未报路有独立的中央合金出产团队。国内市场现已形成了钛合金用中央合金的供需贸易模式
，中央合金产业也已出现急剧增长的大局。但下列问题在一按时期内值得行业发展确把稳 ：

a）国内也已出现多家从事中央合金的出产企业
，这些新建企业中绝大无数还是采取传统的出产方式
，个别企业引进国表出产设备和技术。固然这些新建企业发展靖】渑秀、势头较强
，但在质量节造方面尚需堆集经验；

b）中央合金的出产必要大量的人为参加
，此类企业属于劳动力密集型企业
，产品质量根基依附过程节造得以保障
，固然对人员的技术要求并不是很高
，但必要参加出产的人员要有足够的经验
，往往由于此类企业的烟尘、粉尘、噪音传染性较大
，在一些不够规范的出产企业
，不能很好地提供防护措施
，造成人员流动性较大
，不利于产品质量的不变和有效节造 ；

c）钛合金在航空、航天、舰船等高端领域的利用是钛加工企业较为关注的沉点
，但高端领域对钛合金的品质要求相当高
，因而高瓢荼鹦央合金研发是行业发展的沉要方向 ；

d）钛合金出产成本高
，大部吩祗业很难承担锌合金的试验成本
，专业从事中央合金出产的企业更不成能发展此项工作
，更无法自动钻研新型中央合金
，有碍于企业创新和行业发展 ；

e）钛合金出产周期长
，若产生因中央合金造成的质量变乱
，中央合金出产企业无法实时获得有关新闻
，并实时采取有效节造措施
，若为系统性问题
，将造成多个钛合金出产企业全面受损
，严沉影响钛行业不变。

针对上述问题
，提出几点建议 ：

a）钛合金出产企业应与专业中央合金出产企业成立持久不变的供销关系
，维持高度合作方式
，达到信息互通
，产研结合的敦睦发展模式 ；

b）中央合金出产企业
，应注沉技术工人造就
，确保拥有丰硕经验的一线操作人员相对不变
，从而保障质量 ；

c）加大投入
，有效提升高端领域中央合金的市场供给量。

d）随着钛行业的不休发展
，在今后一段时期内
，中央合金产品类尺度化工作将萦绕新型钛合金专用中央合金的需要发展钻研工作
，实时将产品质量不变、占有肯定市场需要量和买卖量的中央合金上升到尺度化层面。分析步骤尺度化工作必要加快措施
，以实现与产品尺度相配套的检验步骤一致性平台的成立。总之
，选取尺度化伎俩
，可实时固化钻研成就
，成立市场买卖质量一致性判定凭据
，将有利于规范和推进行业健康、不变、可持续的发展和产品质量的进一步提升。

参考文件：

[1] 冯军宁
，陈 峰
，李献军.钛脊合金铸锭出产近况及其尺度化
，钛工业进展.[J]. 2011
，28（1）：4-7.

[2] 周芝骏
，宁崇德. 钛的性质及其利用.北京 ：高档教育出版社
，1993

[3] [德]C.莱恩斯
，M.皮特尔斯（编）
，陈振华等译. 钛与钛合金
，北京 ：化学工业出版社
，2005

[4] 张喜燕
，赵勇庆
，白晨曦.钛合金及利用
，化学工业出版社
，2005

[5] 王路隆等.罕见金属手册（下册）
，冶金工业出版社
，1995

[6] 张平辉等.钒铝中央合金
，中国尺度出版社
，2014

[7] 冯军宁等.钼铝中央合金
，中国尺度出版社
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[8] 冯军宁等.钛合金用铝硅中央合金
，中国尺度出版社
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[9] 冯军宁等.钛合金用铝锡中央合金
，中国尺度出版社
，2012

[10] 乔敏等.钼钒铝中央合金
，中国尺度出版社
，2015

[11] 乔敏等.钒铝锡铬中央合金
，中国尺度出版社
，2015

[12] 乔敏等.钒铝铁中央合金
，中国尺度出版社
，2015