金属学报

作者：郭杰, 黄立清, 吴京洋, 李俊杰, 王锦程, 樊凯

单位：1 西北工业大学 凝固技术国家重点实验室 西安 710072；2 湖南湘投金天钛业科技股份有限公司 常德 415001

关键词：宏观偏析,凝固,真空电弧熔炼,钛合金,数值模拟,

基金：凝固技术国家重点实验室自主课题项目(2020-TS-06)

宏观偏析是钛合金真空自耗电弧熔炼铸锭中的一种典型凝固缺陷，且在后续加工过程中难以消除，对铸锭性能具有重要影响。实际钛合金铸锭生产中通常采用三次真空自耗熔炼工艺，以减少夹杂、提高成分均匀性，然而当前对于宏观偏析在多次熔炼中的传递规律仍缺乏清晰理解。本工作通过数值模拟方法对钛合金三次真空自耗熔炼过程中熔池内的液相流动及溶质偏析行为进行分析，发现前次铸锭的径向成分不均匀会在对流作用下消除，对下一次熔炼铸锭的宏观偏析无影响；而前次铸锭沿轴向的成分不均匀会传递给下一次熔炼的铸锭，这一传递效果在熔池深度增大时由于对流作用而被削弱。此外，模拟结果还表明，如果三次熔炼中始终保持铸锭正置作电极，铸锭宏观偏析最重；至少一次将铸锭反置作电极，可显著减轻宏观偏析。对TC4合金采用真实熔炼工艺参数进行模拟，获得的Al元素及V元素偏析规律与实验观测结果基本吻合。

来源：2024年第11期

《金属学报》期刊编辑部

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