原标题：陶瓷坩埚真空感应熔炼钛合金的研究现状
陶瓷坩埚真空感应熔炼钛合金的研究现状
高温钛合金在浇注温度下具有低的流动性，所以在熔炼时必须使熔体保持一定的过热度来防止浇注过程中产生的冷隔和浇不足缺陷。目前熔炼高温钛合金常用的方法有真空自耗电弧熔炼（VAR）法和真空感应凝壳熔炼（ISM）法，和VAR 和 ISM 等方法相比，采用陶瓷坩埚真空感应熔炼钛合金有容易控制合金成分、提高过热度和成本的优势。
陶瓷坩埚材料的选择必须满足以下条件：（1）坩埚材料必须能耐高的温度，熔点要在 Ti 和大部分合金元素的熔点之上；（2）不应在熔炼过程中和合金熔体发生反应；（3）必须能耐热冲击。由于合金熔体的高化学活性，所以最终的过热处理必须非常迅速。这个过程将导致接触熔体和不接触熔体的坩埚部分产生较高的热梯度。根据上述原则和报道，一些金属氧化物如 Al2O3、ZrO2、CaO 和 Y2O3适合作为坩埚材料来熔炼钛合金。研究人员采用 Al2O3坩埚真空感应熔炼了Ti-48Al-2Cr 合金，结果显示在各种情况下获得的合金铸锭组织均包含α2和γ相片层以及 Al2O3颗粒。颗粒的出现可能归因于熔体与坩埚的机械交互作用，同时组织中没有发现钛氧化合物降低了熔体与坩埚发生化学反应的可能性。Al2O3颗粒体积分数随着冷却速度的增加而下降，随着熔体在坩埚内保温时间的增加而增加。研究还发现坩埚的纯度对 Al2O3颗粒的产生具有重要的影响，坩埚纯度越高，所产生的Al2O3颗粒越少。研究人员采用带有Y2O3涂层的ZrO2坩埚研究了过热参数（温度和保温时间）对Ti-48Al合金和坩埚界面反应的影响，结果显示，采用真空感应熔炼技术铸造Ti-48Al 合金的优化熔炼工艺参数是过热温度1550℃，保温时间60s。Y2O3作为坩埚的面层材料熔炼TiAl合金是可行的。过热温度和保温时间是影响合金和坩埚界面反应的重要因素并直接影响着界面合金元素和显微硬度的分布。采用 CaO坩埚真空感应熔炼技术成功熔炼了Ti-48Al 合金。结果显示过热温度在1550℃和1600℃时，合金的氧含量分别为0.08wt.%和 0.10wt.%，氧含量过高限制了其在临界条件下的应用。在过热温度到 1600℃时，合金的最大α 型反应层厚度和表面显微硬度分别达到 50μm 和 326HV。选用不同坩埚在同等条件下熔炼 Ti-46Al 合金时发现，氧化物夹杂数量最多的是Y2O3坩埚，最少的是 CaO 坩埚，其次是ZrO2坩埚。研究还发现氧含量对合金的室温抗拉性能具有重要的影响，采用Y2O3坩埚熔炼Ti-46Al 合金时的氧含量可达到 0.4wt.%，能有效地提高合金的强度。研究了Y2O3坩埚对Ti-46Al-8Nb 合金在定向凝固时的污染情况，结果显示定向凝固时形成的非金属颗粒是Y2O3，Y2O3颗粒的体积分数随着反应时间和熔体温度的增加而增加。通过计算可得Y2O3颗粒的形成激活能为 421.8k J/mol，时间指数为 0.55。Y2O3颗粒的形态和分布表明它们是合金在凝固过程中通过共晶反应形成的。
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