其机理本质上是化学清除。通过在主要合金熔炼前先熔化纯钛颗粒，利用钛在高温下极强的化学反应性，来积极地结合并清除真空室中的残留杂质。这创造了一个纯净的环境，保护后续的高熵合金免受氧化。
核心见解：钛作为一种牺牲性的“吸气剂”材料。它优先吸收炉内气氛中残留的氧气和其他气体，防止它们与实际合金熔体发生反应，从而导致影响性能的夹杂物。
“吸气”的科学原理
高温反应性
钛在加热到熔点时表现出强烈的化学活性。
在这种状态下，它就像杂质的磁铁。它很容易与仅靠机械真空泵难以去除的气体发生反应。
优先吸收
核心原理是优先吸收。
钛对氧的亲和力比许多其他金属都要高。通过先引入钛，它会消耗掉可用的氧气，确保没有氧气残留以与实际的合金熔体发生反应。
操作流程
顺序至关重要
钛必须在实际熔炼合金（例如 CoCrFeNiZr0.3）之前熔化。
这个预熔步骤是炉内气氛的最后净化阶段。
净化内部气氛
即使在高真空环境中，仍然存在痕量的氧气和氮气。
熔化钛颗粒可以“清除”内部气氛中这些残留的气体。这有效地将氧的分压降低到可忽略的水平。
防止材料降解
避免异常相
熔炼过程中过量的氧气可能导致异常相析出。
这些非预期的氧化物相会破坏高熵合金的晶格结构。消除氧气可以防止这些不规则现象的形成。
保持材料性能
如果允许氧气与合金反应，会导致严重的材料性能下降。
特别是对于含有锆 (Zr) 等活性元素的合金，这一点尤为重要。使用钛吸气剂可确保合金保持其预期的机械和化学性能。
理解权衡
工艺时间与材料质量
使用吸气剂会增加一个熔炼周期步骤，略微延长总加工时间。
然而，跳过此步骤可能会因氧化而导致批次报废，与材料失效的成本相比，时间投入微不足道。
真空泵的局限性
一个常见的误区是认为高质量的真空泵可以消除对吸气剂的需求。
真空泵可以去除大量气体，但它们无法去除吸附在腔壁或被困在“死区”的分子。只有像钛这样的化学吸气剂才能有效中和这些剩余的威胁。
为您的项目做出正确选择
使用钛吸气剂是高性能冶金学的标准最佳实践。
- 如果您的主要关注点是合金纯度：务必执行钛吸气步骤，以消除微观氧化物夹杂物。
- 如果您的主要关注点是活性元素（例如 Zr、Al、Ti）：此步骤是强制性的；没有它，这些元素会立即氧化，从而改变合金的成分。
洁净的气氛是高性能合金的无形基础。
总结表：
| 特征 | 钛吸气机理 |
|---|---|
| 主要作用 | 残留气体的牺牲性化学清除剂 |
| 目标杂质 | 氧、氮和痕量大气污染物 |
| 关键原理 | 高化学亲和力和优先吸收 |
| 关键时机 | 必须在主合金熔炼前熔化 |
| 对合金的影响 | 防止异常相析出和性能下降 |
| 最佳用途 | 含有 Zr、Al 和 Ti 等活性元素的合金 |
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参考文献
- Peng Lyu, Xinlin Liu. Hot Deformation Characteristics and Microstructure Evolution of CoCrFeNiZr0.3 Hypoeutectic High-Entropy Alloy. DOI: 10.3390/met14060632
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
