生产中海绵钛对钛铸锭质量的影响

２ 海绵钛 的杂质 来源和 防止措施
２．１ 铁 元素 的来 源和 防止措 施 海绵 钛 的 生 产 过 程 中 ，Ｆｅ元 素 的 来 源 包 括 精
ＴｉＣ１ 原 料 带入 、Ｍｇ还原 剂 带人 、盛装 Ｍｇ液 的钢 制 容器 及还 原 过 程 中反 应 器 壁 污 染 等 引入 ｊ。文 献 指 出 ，海绵 钛坨 中的 Ｆｅ元 素 主要 集 中在 表 面 ］，说 明海绵 钛 中 的 Ｆｅ元 素 主要 来 源 于 还 原 过程 中 的器
海 绵钛 通 过真 空 自耗 电极 电弧法熔 炼成 钛合 金 铸锭后 ，可加工成各种钛材和钛设备 ，被广泛用于航 空 航天 、船舰 、建 筑 、医疗 、体育 等行 业 。作 为生产 钛 材 的主要 原 料海 绵钛 ，其 质量 的优 劣对钛 合金 铸锭 、 半成 品、制品的杂质含量 、机械性能 、加工性能等方 面 的影 响是 先天 性 的 ，并 且 在 以后 的加 工 及 热 处 理 中无 法改 变 ¨ Ｊ。所 以研究 海 绵钛 的质 量对 钛 产 品 的具 体影 响 有重要 意 义 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｐｏｎｇｅ ｉｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏ ｒｔａｎｔ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｎｇｏｔ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ ａｒｃ ｒｅｍｅｌｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏ ｒｔａｎｔ ｂａｓｉｓ ｆ ｏｒ ｔ ｈ ｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｉｔａｎ ｉｕｍ ｓｐｏ ｎｇｅ ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｔａｎ ｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｉｎｇｏｔ．Ｔｈｅ ｓ０ｕｒｃｅ ｏｆ ｉｍｐｕｒｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔｓ． ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｐｏ ｎｇｅ ｏｎ ｔｈｅ ａｐｐｅａｒａｎ ｃｅ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏ－ ｃｅｓｓｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｉｔａｎ ｉｕｍ ｉｎｇｏｔ ｗａｓ ｃｌａｒｉｆ ｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａ ｎ ｉｕｍ ｓｐ ｏ ｎｇｅ；ｔｉｔａｎ ｉｕｍ ｉｎｇｏｔ；ｉｍｐｕｒｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔｓ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｕｒｆａｃｅ
ＤＯＩ：１０．１３６６２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｑｊｓ．２０１８．０６．０１０
Ｔｈｅ ｉｎｆ ｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｐｏｎｇｅ ｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｎｇｏｔ ｄｕｒｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
Ｋａｎｇ Ｎｉｎｇｎｉｎｇ ．Ｃｈｅｎ Ｗ ｅｎｇｅ ａｎｄ Ｗ ｅｎ Ｙａｈｕｉ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏ ｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ＇ ａｎ ７１００４８，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｍａｔｅｄａｌｓ Ｃｏ Ｌｔｄ Ｘ／ ｎ ７１０２０１，Ｃｈｉｎａ）
２０１８年 第 ６期
· 镁 钛 工 业硅 ·
轻 金 属
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生产 中海 绵 钛 对 钛 铸 锭 质 量 的影 响
亢 宁宁 ，陈文革 ，温亚辉
（１．西安理工大学 材料科学与工程学院，陕西 西安 ７１００４８； ２．西部金属材料股份有限公 司，陕西 西安 ７１０２０１）
摘 要 ：海绵钛是真 空自耗 电极电弧法熔炼钛铸 锭的重要 原料 ，海绵钛 的质量直接影 响 了钛合金铸 锭的质量 ，杂质含 量是海 绵钛质量判定的重要依据。文章综述 了镁还原法生产海绵钛过程 中，杂质元素的来源 ，以及控 制杂质含 量的方 法，并说 明了海绵钛质量对钛铸锭外观、组织和加工性能的影响。 关键词 ：海绵钛 ；钛铸锭 ；杂质元素 ；组织结构 ；外观 中图分类号 ：ＴＦ８２３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００２—１７５２（２０１８）ｏ６—００４３—０４
作者 简介 ：亢 宁宁（１９９１一），女 ，陕西宝鸡人 ，西安理工大学材料工程专业硕士研究生在读。 收稿 日期 ：２０１８—０１—１９
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亢 宁宁 等 －生产 中海绵 钛对 钛铸 锭质 量的 影响
１ 海绵钛 的生产过程及存在 杂质
四氯 化钛 还原 蒸馏 ：精 四氯 化 钛 加 入 反 应 器 内 与镁 在 ８００～９００ｏＣ反 应 生成 海 绵钛 和氯 化 镁 ，还 原结 束 后经过真空蒸馏去除 ＭｇＣ１：，得到海绵钛坨 ；④ 海绵 钛 破碎 和包 装 ：还原 、蒸馏 后取 出海绵钛 坨 经剥皮 分 级 、破 碎 、筛 分 、磁选 、混均 、取样 及 包装后 ，得 到成 品 海 绵钛 。图 １是 Ｍｇ还 原 法 生产 海 绵 钛 的流 程 图。可 见在 这 些 生 产 环 节 中不 可 避 免 的会 引入 含 Ｆｅ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｈ、Ｓｉ、Ｃ１、Ｍｇ、Ｃｒ等元素 的杂质或化 合 物 ，这 与 ＧＢ／Ｔ ２５２４—２０１０中海 绵 钛 标 准 规 定 的 杂 质基 本一 致 。
国 内外 生 产 海 绵钛 的普 遍 方法 是 镁 还原 法 ，从 富含 二氧 化钛 的高钛渣 到成 品海 绵钛 主要 包括 四个 部分 ：① 高钛渣氯化生成 四氯化钛 ：原料 高钛渣或 金 红 石和 石 油 焦 按 配 比混合 后 加 入 到沸 腾 氯 化 炉 中，通人氯气进行氯化反应生成粗 四氯化钛 ；② 四 氯化钛精制 ：粗 四氯化钛通过蒸馏和精馏去 除高沸 点 杂质 和低 沸绵钛 的原料精 四氯化钛 ；③ 精