高温钛合金的制造方法

（1）熔炼法

1）真空自耗电弧熔炼（VAR）

真空自耗电弧熔炼（VAR）是一种利用电弧加热的熔炼技术， 在真空环境中，电弧在原料与电极之间产生， 电弧的高温使得原料迅速熔化，形成熔池， 熔化的金属在重力作用下流入下方的模具中，冷却后形成铸锭。 其优点在于，技术成熟，设备投资低，生产效率高。尽管 VAR 技术在钛合金熔炼中应用广泛，但仍存高/低密度夹杂物的形成，成分偏析等问题，影响合金的力学性能。

2） 电子束冷床熔炼(EBCHM)

电子束冷床熔炼（EBCHM）是一种利用高能电子束加热金属的熔炼技术， 在真空环境中， 利用高速运动的电子的动能作为热源， 电子枪发射的高能电子束聚焦到金属原料上，产生的热量使金属迅速熔化， 熔化的金属在冷却床上凝固，最终形成铸锭。

EBCHM 由于电子束的能量密度高，可以在较短时间内将金属加热到熔化温度，具有加热速度快、温度控制精确的优点。然而， EBCHM 技术也存在一些问题，其设备的制造和维护成本较高，尤其是电子枪和真空系统的复杂性，限制了其在小规模生产中的应用。虽然电子束加热速度快，但熔池的流动状态和温度控制仍然存在一定的难度，可能导致合金成分不易控制。

3） 等离子冷床熔炼(PACHM)

等离子冷床熔炼（PACHM）是一种利用等离子弧加热金属的熔炼技术，以惰性气体或还原性气体作介质， 以等离子枪发射的等离子弧作为热源， 等离子弧产生的高温将金属原料熔化， 熔化的金属在冷床上凝固，形成铸锭[58,59]。 PACHM 的优点在于，运行环境为近大气压的惰性气氛，可防止高挥发性元素的挥发，可实现对元素含量的精确控制。 其缺点在于，设备费用昂贵，等离子枪寿命较低，运行过程中须消耗大量的惰性气体和耐火材料。

（2）粉末冶金法

粉末冶金技术（Powder metallurgy, PM），即粉末混合→烧结，是一种成分可控， 材料利用率高，组织均匀， 减少偏析， 低成本，工艺流程简单的制备方法。 有学者通过粉末冶金法开发了一种Ti-6Al-4Zr-0.5Mo-0.6Si（wt. %） 的新型近 α 高温钛合金，结果表明 PM 钛合金具有均匀 α+β 两相微观组织，硅化物分散均匀，无粗硅化物偏析沉淀。还有研究者通过粉末冶金制备了TA15高温钛合金，研究了合金在高温下的软化机理，进一步说明粉末冶金在制备钛合金的可行性。

烧结过程是粉末冶金材料制造的核心部分，它直接决定了烧结后块体的相对密度和力学性能。在烧结之前通过机械球磨（BM） 可以有效地提高粉末的表面质量和活性，从而影响最终的烧结性能。 其中，放电等离子烧结技术（SPS）作为一种先进的粉末冶金制备技术，一方面， 可通过外部施加压力可以促进粉末颗粒的接触，消除孔隙率并增加烧结的驱动力，从而增强致密化程度，降低所需的烧结温度；另一方面，脉冲电流施加到导电石墨冲头和模具上时，会形成等离子体可实现快速升温， 相较于传统的热压（HP）、热等静压（HIP）、微波烧结（MS），具有升温速度快、烧结时间短、能耗低等特性。有学者通过 SPS 以 100±5℃/min 的加热速率， 快速烧结制备 SiCNWs 增强 Ti60 高温钛合金， 成功缓解了 SiC 和 Ti 之间的化学反应，使合金的高温强度得到了进一步提升。有学者采用BM与 SPS 技术相结合，通过调整BM 中的球料比来控制合金的微观组织，使晶粒分布均匀，晶粒尺寸细化，制备了一种具有优异屈服强度新型Ti-O合金。