如何降低鈦合金產(chǎn)品的成本的劣勢

針對鈦合金成本較高的狀況，國內(nèi)外研發(fā)工作正力圖通過合金設(shè)計，添加廉價的合金元素(如Fe)來代替昂貴的合金元素(如V)等。例如，美國開發(fā)的以Fe作為合金元素的低成本高強鈦合金Ti-1.5Al-6.8Mo-4.5Fe,性能與Ti-1023相當，成本僅為Ti-6Al-4V的78%；;他們還開發(fā)出汽車用含F(xiàn)e鈦合金Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si，性能優(yōu)于Ti-6Al-4V，成本可降低15%~20%。我國西北有色金屬研究院開發(fā)兩種Ti-Al-Fe-Mo型低成本鈦合金：Ti12LC和Ti8LC，室溫性能均優(yōu)于Ti-6Al-4V。

在鈦合金的生產(chǎn)過程中，熔煉、鍛造、熱軋、冷軋、管材擠壓過程中都會產(chǎn)生一定量的殘料。如將殘料清洗干凈，按牌號分類后，可以將塊料、屑料以捆綁電極的方式用真空自耗電弧爐、電子束冷床爐、等離子冷床爐熔煉的方式再次返回應(yīng)用，殘料回收率最大可達100%。鈦殘料的價格只有海綿鈦價格的20%~30%，通過添加返回殘料的方式，不但大大降低了部分牌號鈦合金的生產(chǎn)成本，也為殘料的二次利用提供了有效途徑。添加殘料最大比例可達65%~70%，實現(xiàn)了材料低成本化制造。

縮短制造流程也是降低鈦合金制備成本的一個有效途徑。目前國際上生產(chǎn)大型優(yōu)質(zhì)鈦合金坯料使用的方法包括應(yīng)用新型的電子束冷床爐、等離子冷床爐，單次冷床爐熔煉直接軋制等技術(shù)。新型熔煉方式可以部分替代真空自耗電弧爐熔煉，從工藝流程上實現(xiàn)了短流程制造技術(shù)，省去了傳統(tǒng)真空自耗電弧爐熔煉的油壓機壓制電極、真空焊接等工序，同時還可以大量回收殘料。冷床爐熔煉技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了鈦合金鑄錠的質(zhì)量，而且降低了成本，特別是如果采用單一的冷床爐技術(shù)熔煉鈦合金，直接熔鑄出扁錠，加工成本可以節(jié)約10%~20%。在鈦合金的生產(chǎn)工藝中，電子束冷床爐、等離子冷床爐熔煉可以澆鑄成扁錠，可以直接開坯，省去了鍛造開坯的環(huán)節(jié)，縮短了流程。

另外，利用金屬粉末注射等近凈成形技術(shù)，可以制造復(fù)雜零件；鈦制品的各部位致密化程度高，即使是固相燒結(jié)，相對密度可達95%以上，性能可與鍛造材料相媲美；尺寸精度高，可以最大限度的制得最終形狀的零件，且一般不需要后續(xù)的機加工和磨削，金屬的利用率幾乎可以達到100%，這也是降低鈦合金零部件成本的一個重要途徑。