一種降低鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)的方法技術(shù)

一種降低鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)的方法，屬于鈦鋁基合金鑄件的制造方法，解決鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型的界面反應(yīng)嚴(yán)重，鈦鋁基合金鑄件性能降低的問(wèn)題。本發(fā)明專利技術(shù)在鈦鋁基合金的熔煉澆注過(guò)程中通入氫氣，通入氫氣的分壓不低于5kPa，氫氣與鈦鋁基合金熔體作用時(shí)間不少于2分鐘，然后將所得到的鈦鋁基合金熔體澆注到石墨鑄型中。本發(fā)明專利技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、能耗和成本均比較低、易于在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)，有效地降低了鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)，適用于常見(jiàn)的非自耗電弧熔煉及水冷坩堝感應(yīng)熔煉等熔煉方式。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】，屬于鈦鋁基合金鑄件的制造方法，解決鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型的界面反應(yīng)嚴(yán)重，鈦鋁基合金鑄件性能降低的問(wèn)題。本專利技術(shù)在鈦鋁基合金的熔煉澆注過(guò)程中通入氫氣，通入氫氣的分壓不低于5kPa，氫氣與鈦鋁基合金熔體作用時(shí)間不少于2分鐘，然后將所得到的鈦鋁基合金熔體澆注到石墨鑄型中。本專利技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、能耗和成本均比較低、易于在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)，有效地降低了鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)，適用于常見(jiàn)的非自耗電弧熔煉及水冷坩堝感應(yīng)熔煉等熔煉方式。【專利說(shuō)明】
本專利技術(shù)屬于鈦鋁基合金鑄件的制造方法，尤其涉及，用于提高鈦鋁基合金鑄件的性能。
技術(shù)介紹
鈦鋁基合金材料具有良好的高溫強(qiáng)度、蠕變抗力和抗氧化性能等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種具有廣闊應(yīng)用前景的下一代新型輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料，可用于制造壓氣機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片、壓氣機(jī)定子擋風(fēng)板、定子機(jī)座以及其他形狀復(fù)雜的大尺寸鑄造和鍛造零件，以部分替代笨重的鎳基高溫合金，可減重約50%。鈦鋁基合金的制造技術(shù)很多，如鑄造、鍛造、粉末冶金等，其中鑄造技術(shù)因其適用于各種形狀、原材料利用率高等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。鈦鋁基合金熔體具有極高的化學(xué)反應(yīng)活性，幾乎與所有的鑄型耐火材料均發(fā)生界面反應(yīng)，導(dǎo)致鑄件表面質(zhì)量差，降低了力學(xué)性能，使成品率大為降低。因此，鑄型耐火材料的選擇及界面反應(yīng)的控制顯得極為重要。石墨具有成本低、耐高溫、易加工、抗熱沖擊性能優(yōu)良等特點(diǎn)，已成為鈦基合金及鈦鋁基合金普遍采用的鑄型材料。但是石墨鑄型與鈦鋁基合金熔體仍存在較強(qiáng)的界面反應(yīng)，目前石墨鑄型澆注的鈦鋁基合金鑄件多采用后期機(jī)加工去除表面反應(yīng)層，這樣不僅浪費(fèi)原材料，而且對(duì)鈦鋁基合金的性能也會(huì)產(chǎn)生影響。為了能大量使用低成本的石墨鑄型，就需要控制石墨鑄型與鈦鋁基合金熔體的界面反應(yīng)。因此，降低鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型的界面反應(yīng)顯得十分緊迫。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供，解決現(xiàn)有鑄造工藝中鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型的界面反應(yīng)嚴(yán)重，鈦鋁基合金鑄件性能降低的問(wèn)題。本專利技術(shù)所提供的，其特征在于:在鈦招基合金的熔煉過(guò)程中通入氫氣,通入氫氣的分壓不低于5kPa,氫氣與鈦招基合金熔體作用時(shí)間不少于2分鐘，然后將所得到的鈦鋁基合金熔體澆注到石墨鑄型中。所述的降低鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)的方法，其特征在于:對(duì)合金熔煉爐抽真空后通入氫氣，由單質(zhì)金屬及中間合金組成的原料熔煉所需的鈦鋁基合金，然后將所得到的鈦鋁基合金熔體澆注到石墨鑄型中。所述的降低鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)的方法，其特征在于:在通入氫氣的同時(shí)通入氬氣，通入氬氣的壓力為氫氣壓力的I?2倍，氬氣的純度為 99.999% ο所述的降低鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)的方法，其特征在于，其包括熔煉合金步驟和澆注步驟:熔煉合金步驟:在合金熔煉爐中，抽真空后，通入氬氣或者直接開(kāi)始熔煉鈦鋁基合金，得到鈦鋁基合金熔體；澆注步驟:對(duì)合金熔煉爐再抽真空，然后通入氫氣，對(duì)得到的鈦鋁基合金熔體繼續(xù)熔煉，使氫氣與鈦鋁基合金熔體作用，然后將所得到的鈦鋁基合金熔體澆注到石墨鑄型中。所述的降低鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)的方法，其特征在于:所述熔煉合金步驟中，所述合金熔煉爐為非自耗電弧熔煉爐時(shí)，通入氬氣作為保護(hù)氣，鈦鋁基合金熔體經(jīng)過(guò)三次熔煉:第一次利用由單質(zhì)金屬及中間合金組成的原料進(jìn)行熔煉，待鈦鋁基合金熔體冷卻成為合金鑄錠；對(duì)所述合金鑄錠翻轉(zhuǎn)后，進(jìn)行第二次熔煉，待鈦鋁基合金熔體冷卻成為二次合金鑄錠；對(duì)所述二次合金鑄錠翻轉(zhuǎn)后，再進(jìn)行第三次熔煉，得到成分均勻的鈦鋁基合金熔體。所述的降低鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)的方法，其特征在于:所述澆注步驟中，在通入氫氣的同時(shí)通入氬氣，通入氬氣的壓力為氫氣壓力的I?2倍，氬氣的純度為99.999%。本專利技術(shù)通入氫氣的時(shí)間可以是熔煉合金開(kāi)始的階段，或者是澆注鑄件前的階段，保證氫氣與鈦鋁基合金熔體最短作用時(shí)間即可。在熔煉合金過(guò)程中，爐腔內(nèi)可以存在不與合金熔體及氫氣反應(yīng)的氬氣存在，不會(huì)影響氫氣對(duì)于鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)的改變。本專利技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、能耗和成本均比較低、易于在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)，有效地降低了鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型的界面反應(yīng)，適用于常見(jiàn)的非自耗電弧熔煉及水冷坩堝感應(yīng)熔煉等熔煉方式。【專利附圖】【附圖說(shuō)明】圖1為氫氣分壓對(duì)鈦鋁基合金試樣界面反應(yīng)處的含碳量影響。【具體實(shí)施方式】 以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1:對(duì)非白耗電弧熔煉爐抽真空至5 X 10-3Pa,然后通入氬氣，其中氬氣的分壓為5kPa，氬氣的純度為99.999%。鈦鋁基合金熔體經(jīng)過(guò)四次熔煉:第一次利用250g海綿鈦和125g純鋁組成的原料進(jìn)行熔煉，待鈦鋁基合金熔體冷卻成為合金鑄錠；對(duì)所述合金鑄錠翻轉(zhuǎn)后，進(jìn)行第二次熔煉，待鈦鋁基合金熔體冷卻成為二次合金鑄錠；對(duì)所述合金鑄錠翻轉(zhuǎn)后，進(jìn)行第三次熔煉，待鈦鋁基合金熔體冷卻成為三次合金鑄錠；對(duì)所述三次合金鑄錠翻轉(zhuǎn)后，再進(jìn)行第四次熔煉，得到成分均勻的待澆注鈦鋁基合金熔體，然后將所得到的待澆注鈦鋁基合金熔體直接澆入石墨鑄型中，每次熔煉逐步提高電弧電流，最大電弧電流為1300A，熔煉時(shí)間為2分鐘。熔煉結(jié)束并斷開(kāi)電弧電流后，直接將所得到的鈦鋁基合金熔體澆入石墨鑄型中，獲得在IS氣氛圍下熔煉燒注的鈦招合金試樣，隨爐冷卻一定時(shí)間后取出試樣。實(shí)施例2:對(duì)非白耗電弧熔煉爐合金熔煉爐抽真空至5 X 10_3Pa，然后通入氫氣，在通入氫氣后通入氬氣，其中氫氣的分壓為5kPa，氬氣分壓為5kPa，氬氣的純度為99.999%。鈦鋁基合金熔體經(jīng)過(guò)四次熔煉:第一次利用250g海綿鈦和125g純鋁組成的原料進(jìn)行熔煉，待鈦鋁基合金熔體冷卻成為合金鑄錠；對(duì)所述合金鑄錠翻轉(zhuǎn)后，進(jìn)行第二次熔煉，待鈦鋁基合金熔體冷卻成為二次合金鑄錠；對(duì)所述合金鑄錠翻轉(zhuǎn)后，進(jìn)行第三次熔煉，待鈦鋁基合金熔體冷卻成為三次合金鑄錠；對(duì)所述三次合金鑄錠翻轉(zhuǎn)后，再進(jìn)行第四次熔煉，得到成分及過(guò)熱度均勻的待澆注鈦鋁基合金熔體，然后將所得到的待澆注鈦鋁基合金熔體直接澆入石墨鑄型中。每次熔煉逐步提高電弧電流，最大電弧電流為1300A，熔煉時(shí)間為2分鐘。熔煉結(jié)束并斷開(kāi)電弧電流后，直接將所得到的鈦鋁基合金熔體澆入石墨鑄型中，獲得在氫氣和IS氣氛圍下熔煉燒注的鈦招合金試樣，隨爐冷卻一定時(shí)間后取出試樣。實(shí)施例3: 其包括熔煉合金步驟和通入氫氣步驟:熔煉合金步驟:在水冷坩堝感應(yīng)熔煉爐中，抽真空至6 X 10_3Pa，然后直接開(kāi)始熔煉鈦鋁基合金，熔煉的原料為250g海綿鈦和125g純鋁。待原料完全熔化后，保溫5分鐘，得到成分及過(guò)熱度均勻的鈦鋁基合金熔體。通入氫氣步驟:對(duì)水冷坩堝感應(yīng)熔煉爐再抽真空至6 X 10_3Pa，然后通入氫氣，對(duì)得到的鈦鋁基合金熔體繼續(xù)熔煉，使氫氣與鈦鋁基合金熔體作用，通入氫氣的分壓為IOkPa,通入氫氣后熔煉時(shí)間為2分鐘，然后將所得到的鈦鋁基合金熔體澆注到石墨鑄型中。熔煉結(jié)束并關(guān)閉電磁感應(yīng)電源后，直接將所得到的鈦鋁基合金熔體澆入石墨鑄型中，獲得在氫氣氛圍下熔煉燒注的鈦招合金試樣，隨爐冷卻一定時(shí)間后取出試樣。實(shí)施例4:其包括熔煉合金步驟和通入氫氣步驟:熔煉合金步驟:在非自耗電弧熔煉爐中，抽真空至6 X 10_3Pa，通入氬氣開(kāi)始熔煉鈦鋁基合金，其中氬氣的分壓為5kPa，氬氣的純度為99.999%。鈦鋁基合金熔體經(jīng)過(guò)三本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種降低鈦鋁基合金熔體與石墨鑄型界面反應(yīng)的方法，其特征在于：在鈦鋁基合金的熔煉過(guò)程中通入氫氣，通入氫氣的分壓不低于5kPa，氫氣與鈦鋁基合金熔體作用時(shí)間不少于2分鐘，然后將所得到的鈦鋁基合金熔體澆注到石墨鑄型中。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉鑫旺，劉富初，張兆龍，樊自田，孫銳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖北;42