海绵钛是一种浅灰色颗粒,其独特的蓬松细小孔洞结构如同海绵一般,赋予了它“海绵钛”的美名。海绵钛外表呈疏松多孔海绵状、性质活泼、极易氧化,是生产钛材的重要原料。海绵钛通常必须与其他金属元素混合熔铸成锭后,用于制造钛板、钛棒、钛管及钛丝等产品。
作为钛制品和钛粉的基础材料,海绵钛的质量直接关系到下游产品的性能与应用领域。
海绵钛的质量标准(GB/T 2524-2010)规定如下:
(1)粒度:海绵钛粒度有两种规格: 0.83~25.4mm,0.83~12.7mm。粒度为0.83~25.4mm的产品,其中粒度为0.83~25.4mm的数量不应小于批产品总量的90%;粒度大于25.4mm的数量不应超过批产品总量的5%;粒度小于0.83mm的数量不应超过批产品总量的5%。粒度为0.83~12.7mm的产品,其中粒度为0.83~12.7mm的数量不应小于批产品总量的90%;粒度大于12.7mm的数量不应超过批产品总量的5%,粒度小于0.83mm的数量不应超过批产品总量的5%。
(2)外观:产品应为浅灰色海绵状金属,表面清洁,无目视可见的夹杂物。产品(5级品除外)中存在有缺陷的海绵钛块数量不允许超过产品总量的0.1%。有缺陷的海绵钛块是指:过盛的海绵钛块;具有明显的暗黄色和亮黄色的氧化海绵钛块;带有暗黄色和亮黄色痕迹的氧化和富氮的海绵钛块;带有明显氯化物残余的海绵钛块;带有残渣的海绵钛块;高铁及其伴生元素的海绵钛块。
(3)化学成分及布氏硬度;产品的化学成分及布氏硬度应符合规定。
影响海绵钛质量的主要杂质
对海绵钛质量影响最大的杂质主要是铁、氧、氮、氯、碳、硅、氢等。氧、氮、碳、铁、硅等会显著地增高钛的硬度,并使钛的加工塑性变差。氢对钛硬度、强度影响不大,但由于在钛金属晶界面上形成氢化钛网状畸变裂纹,会大大降低钛材的冲击韧性和机械加工性能。氯根的残留,意味着海绵钛中存在强吸潮的氯化物,如MgCl2、TiCl2、TiCl3等,因而伴随氧、氮、氢会相应增加。由于钛冶炼技术进步和现代工业对高质量钛的需求,金属锰、镁、铬杂质也成为关注范围,锰、铬和铁杂质的影响一样,会使钛塑性加工能力变差,而镁(MgCl2形式存在)会吸潮使钛中氧、氮、氢伴随升高。产品硬度是质量的综合指标,产品硬度取决于产品中杂质种类和含量,与气体杂质含量密切相关,受氧、氮、铁的影响最大,而且具有加和性。