钛及钛合金材料的耐腐蚀性能被广泛应用于化工机械和医疗器械等方面，同时在 电子真空技术领域，也可使用纯钛制作 X 射线的阳极、阴极、栅极及其它零部件。 在炼钢过程中钛元素可以用作脱氧、脱硫剂和合金化元素，在锰钢、铬钢、镍铬钢和 铬钼钢中都含有钛元素。在冶炼其它合金时，钛元素也可以发挥作用，当钛加入铜合 金和铝合金中时，可以明显改善它们的物理性能和耐腐蚀性能。钛的氧化物钛白（TiO2) 是非常良好的白色颜料，在工业和民用中的用途都很广泛，钛白不仅安全无毒还具有 很独特的覆盖能力。不同晶型的二氧化钛和钛酸钡都具有很高的介电常数，可用来制 作高质量的电容器、无线电设备以及高频设备的固体介质[2]。

1。2 钛合金冶炼技术

1。2。1 真空自耗电弧炉熔炼法

钛合金熔炼的主要方法是真空自耗电弧炉熔炼法。最早出现在20世纪40年代左 右，几十年来得到了迅速的发展与普及。其工作原理是利用自耗电极与熔池间的电弧放电所产生的高温不断将自耗电极熔化，并且通过这种方法可在坩埚内得到经提纯后 的金属钛锭。其方式特点在于能结合熔炼和铸造于一起，金属不与空气及耐火材料发 生作用，并有独特的结晶条件，能有力排除金属中的杂质，如非金属夹杂和溶于金属 中的气体等，使被熔金属得到很好的提纯[3]。

真空自耗电弧炉熔炼法可以成功的熔炼易偏析和高活性的金属材料。其实质是自 耗电极作负极，铜坩埚作正极，在真空或惰性气氛中，将已知化学成分的自耗电极在 电弧高温加热下迅速熔化，形成熔池并受到搅拌，一些易挥发杂质将加速扩散到熔池 表面被去除，合金的化学成分经搅拌可达到充分均匀[4]。如图1-1所示。

图1-1 真空自耗电弧炉熔炼示意图

Fig 1-1 Schematic diagram of a vacuum arcremelting furnace

钛合金真空自耗电弧炉熔炼法的工艺流程是：在无渣和真空环境下或是在惰性气 氛中，采用正极性熔炼法即金属熔池接正极也就是坩埚（正极）、自耗电极接负极熔 炼法，采用两极间的直流电弧放电产生的高温作用下，迅速将配比好的纯钛与合金成 分熔化，并在水冷铜坩埚内形成熔池。当液态钛合金以熔滴的形式，通过5000K（约 4700℃）的高温电弧区，滴落到坩埚熔池中，冷凝成锭[5]。

真空自耗电弧炉熔炼技术的主要优点有[6]：

(1) 熔炼速度快，可生产大型铸锭，可满足一般工业要求，能去除氢等气体；

(2) 能降低高蒸气微量元素的含量；

(3) 可得到从下向上的近定向凝固柱状晶；

(4) 降低宏观偏析和微观偏析。 但是真空自耗电弧炉熔炼法也存在以下问题：第一，电极制备方法。首先制备电

极的工艺非常繁琐。需要用昂贵的压力机将海绵钛、中间合金和返回残料压制成整体 电极或单块小电扳，单块电极还需要焊接成自耗电极。同时为了保证自耗电极成分的 均匀性，还需要配置布料、称料、混料等相应的设施。制备方式复杂繁琐且成本花费 较大。第二，偶尔存在的偏析等冶金缺陷。如成分偏析和凝固偏析。前者是由于杂质 元素或合金元素在电极中分布不均匀。熔炼时来不及平衡分布就凝固所产生；后者是 由于原料或工艺过程偶尔带入了高密度夹杂物（HDI） 和低密度夹杂物（LDI），这 些夹杂物质在熔炼过程中无法彻底溶解，导致产生危害极大的夹杂等冶金缺陷[7]。论文网

1。2。2 钛合金炉外精炼法

钛合金炉外精炼法生产的原理是先使用铝对富钛料进行还原熔炼，然后再采用