一種鈦鎳基形狀記憶合金大規(guī)格鑄錠熔煉方法
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計涉及的一種鈦鎳基形狀記憶合金大規(guī)格鑄錠熔煉方法。其特征在于：采用真空中頻感應(yīng)熔煉加真空自耗電極電弧熔煉。先將真空中頻感應(yīng)熔煉一次錠澆注方形或圓形成型，鑄錠兩端進行切割，采取該方法避免了鈦鎳合金直接焊接的問題，可以防止在二次熔煉過程中出現(xiàn)焊點脫落，造成“掉彈”現(xiàn)象；二次熔煉布料中對一次錠頭和尾進行扣合，對接縫處點焊接后采用真空自耗電極電弧熔煉進行二次熔煉，在熔煉末尾采用合理的補縮工藝來減少鑄錠冒口深度。上述一次熔煉減少了凝固過程中鎳元素的偏析，二次熔煉可以避免熔煉電極的脫開造成“掉彈”現(xiàn)象，可以做成更大規(guī)格的鑄錠，并且最終鑄錠成分均勻。
【專利說明】一種鈦鏡基形狀記憶合金大規(guī)格鑄錠溶煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈦鎳基形狀記憶合金大規(guī)格鑄錠熔煉方法，特別涉及一種通過真空中頻感應(yīng)熔煉加真空自耗電極電弧熔煉來獲得成分均勻的鈦鎳基形狀記憶合金大規(guī)格鑄錠的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦鎳基形狀記憶合金具有奇特的形狀記憶效應(yīng)和超彈性、優(yōu)良的耐磨、耐腐蝕和阻尼性能以及良好的機械性能，其應(yīng)用范圍非常廣泛，涉及機械、電子、化工、能源、建筑、醫(yī)療和航空航天等領(lǐng)域。鈦鎳基形狀記憶合金材料的制造，鑄錠的獲得是材料制造的第一步，鑄錠成分的均勻性、尺寸大小以及成品率都是重要的研究方向。目前鈦鎳基形狀記憶合金的熔煉有兩種方法:一種是通過真空中頻熔煉，另一種是真空自耗電極電弧熔煉。前一種方法在成分的均勻性方面比較好，但是合金澆注后鑄錠的尺寸規(guī)格較小，成品率較低，而且生產(chǎn)效率較低；而后一種方法能夠解決大規(guī)格鑄錠的問題，但鈦和鎳元素密度差別大，直接進行熔煉所產(chǎn)出的鑄錠的成分均勻性較差。
[0003]目前，關(guān)于鈦鎳基形狀記憶合金大規(guī)格鑄錠的熔煉研究較少，大多提出的方法是增大中頻感應(yīng)爐的功率以及容量來實現(xiàn)鈦鎳基形狀記憶合金大規(guī)格鑄錠的生產(chǎn)，但是中頻感應(yīng)熔煉的澆注成品率還是相對較低，而且重量相比于真空自耗電極電弧熔煉較小。因此，必須尋找一種獲得成分均勻、單重大、成品率高的熔煉方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述問題的不足之處，旨在提出一種新型的鈦鎳合金的熔煉方法，解決了鈦鎳合金焊接困難、鈦鎳密度差別大容易出現(xiàn)偏析和嚴(yán)重影響相變溫度的問題，達到成分均勻、單重大、成品率高的特點，從而減少鈦鎳基合金在熔煉過程以及成品冒口的損耗。
[0005]本發(fā)明提出一種通過真空中頻感應(yīng)熔煉加真空自耗電極電弧熔煉來獲得成分均勻的鈦鎳基合金大鑄錠的制造方法。其特征在于:
[0006]熔煉所使用的原材料為:0級海綿鈦、1#電解鎳(剪成條狀)、其他添加元素可為鉻、鈷、銅、釩、招、鐵、鑰、銀等元素中的一種或幾種,添加量為0.05~5.0wt.%,添加方式為中間合金或單質(zhì)形式，添加元素可調(diào)節(jié)材料的相變溫度和性能。
[0007]該方法是首先將原材料在真空狀態(tài)下熔化，溫度范圍為1300°C~1800°C，精煉時間為15min~60min;然 后澆注方形或圓形成型(見圖1)，鑄錠兩端進行切割(見如圖2)，采取該方法避免了鈦鎳合金直接焊接的問題，可以防止在二次熔煉過程中出現(xiàn)焊點脫落，造成“掉彈”現(xiàn)象；二次熔煉布料(見圖3)中對一次錠頭和尾進行扣合，對接縫處點焊接后采用真空自耗電極電弧熔煉進行二次熔煉(二次熔煉坩鍋根據(jù)一次錠形狀可以選擇方形或圓形)，在熔煉末尾采用合理的補縮工藝來減少鑄錠冒口深度。上述一次熔煉減少了凝固過程中鎳元素的偏析，二次熔煉可以避免熔煉電極的脫開造成“掉彈”現(xiàn)象，可以做成更大規(guī)格的鑄錠，并且最終鑄錠成分均勻；
[0008]本發(fā)明是通過真空中頻感應(yīng)熔煉加真空自耗電極電弧熔煉的制造方法生產(chǎn)鈦鎳合金鑄錠，使用的通用熔煉設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)實用性很強，并且所產(chǎn)出的鑄錠成分均勻性好、成本低、效率高、成品率高。同時解決了二次電極焊接問題，避免出現(xiàn)“掉彈”現(xiàn)象；還有方形鑄錠方便板材產(chǎn)品的加工，可以節(jié)省工序，提高板材加工成品率和降低總成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為一次鑄錠鑄模形狀；
[0010]圖2為一次鑄徒鑄切割兩頭后形狀；
[0011]圖3為二次電極布料示意圖；
【具體實施方式】
[0012]下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0013]本發(fā)明是一種通過真空中頻感應(yīng)熔煉加真空自耗電極電弧熔煉來獲得成分均勻的鈦鎳基合金大鑄錠的制造方法。鑄錠的生產(chǎn)方法包括有以下步驟:
[0014]第一步:按照某一合金成分配比，準(zhǔn)確稱量經(jīng)過檢驗合格的原材料(包括海綿鈦、電解鎳以及其他合金元素)；
[0015]第二步:將稱量準(zhǔn)確的原材料裝入真空中頻感應(yīng)熔煉爐坩堝中，加熱到13000C -1800°C之間，熔化完后保持15min-60min精煉，隨后澆注入方形或圓形鑄模(見圖1)，從鑄模中取下即為一次鑄錠；
`[0016]第三步:將一次方形或圓形鑄錠兩頭進行切割(見圖2)，再按照圖3布料方式焊接組成二次電極；
[0017]第四步:將二次電極采用真空自耗電極電弧熔煉爐進行二次熔煉，在熔煉最后采用常規(guī)鈦合金熔煉補縮工藝。取出后即為成分均勻的鈦鎳基形狀記憶合金大規(guī)格鑄錠。
[0018]實施例1:
[0019]選取成分為Ni:56wt.%，Ti:44wt.%的二元鎳鈦記憶合金，原材料為O級海綿鈦和1#電解鎳，稱量56kg電解鎳和44kg海綿鈦(三組)，將每一組全部裝入真空中頻感應(yīng)熔煉爐坩堝中。經(jīng)過抽空(壓強小于0.1pa)后，通電加熱，將原料加熱到1300°C~1800°C之間使其全部熔化，并保持15~60min精煉。隨后澆注到圓形鑄模中，冷卻后取出一次錠，將三個一次鑄錠按圖2中圓形鑄錠尺寸切割，再按圖3布料方式焊接組成二次電極。然后，使用真空自耗電極電弧熔煉爐將二次電極熔化，最后冒口部分采用常規(guī)鈦合金熔煉的補縮工藝。
[0020]在鑄錠上中下部成分取樣檢測結(jié)果如表1:
【權(quán)利要求】
1.一種鈦鎳基形狀記憶合金大規(guī)格鑄錠熔煉方法，其特征在于:該方法所適用范圍為鎳鈦基形狀記憶合金，鑄錠的最終獲得是通過真空中頻感應(yīng)熔煉和真空自耗電極電弧熔煉來實現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈦基形狀記憶合金的大規(guī)格鑄錠熔煉方法,其特征在于:將真空中頻感應(yīng)熔煉一次錠澆注方形或圓形成型，鑄錠兩端進行切割；二次熔煉布料中對一次錠頭和尾進行扣合，對接縫處點焊接后采用真空自耗電極電弧熔煉進行二次熔煉，在熔煉末尾采用合理的補`縮工藝來減少鑄錠冒口深度。
【文檔編號】C22B9/20GK103667793SQ201210323355
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】賈兵然, 牛中杰, 雷亞軍, 薛颯, 于孟, 胡琦, 羅斌莉, 田成民 申請人:西安思維金屬材料有限公司