一種鋯合金熔煉和澆鑄方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及錯合金烙煉和誘鑄方法。
【背景技術】
[0002] 目前，錯在地殼中的含量很豐富，按豐度居第20位，金屬錯的高抗腐蝕性能和極 高的烙點（1860°〇等特性，是航空航天W及船舶和核電領域中極具應用潛力的新型結 構材料。錯在室溫時為密排六方結構，稱為a相，其顯著特點是室溫抗拉強度很低，不到 400MPa，無法滿足結構材料對力學性能的要求，因此，除在核工業(yè)中得到應用外，在其它工 程領域很少作為結構材料來應用，至今很少見報道，a-Zr在865C時發(fā)生同素異晶轉變， 轉變?yōu)轶w屯、立方的0 -Zr。隨著其他工程材料的應用范圍開始出現(xiàn)局限性，由于錯合金具有 其獨特的力學和抗腐蝕性能，錯合金開始進入工程領域的視野。公開號為CN102260807A的 專利通過自耗電弧爐方法烙煉錯合金，存在烙煉次數(shù)多、耗能大的缺陷。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種操作簡便、能耗更低、凈化效果更好的錯合 金烙煉和誘鑄方法。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種錯合金烙煉和誘鑄方法，包括W下步 驟：
[0005] 步驟一，一次烙煉，將相同牌號的錯合金返回料放入真空烙煉爐的相蝸中，真空度 為0. 001-0.IPa，然后充入充分干燥后的氣氣，烙煉溫度為1000-1500°c，烙煉時間為30-60 分鐘，錯合金完全融化后，倒入嵌有過濾介質的過濾設備中進行誘鑄；待鑄錠冷卻后，打開 真空爐，取出鑄錠開巧，將合金的外表皮清除掉1-2毫米，然后取樣分析錯合金鑄錠的成 分，按照合金牌號的要求，計算成分偏差，決定需要補充的合金元素；
[0006] 步驟二，二次烙煉，調整合金成分，將彌補的合金元素偏差的各種合金元素單質或 中間合金，與一次烙煉的錯合金鑄錠一同放入真空烙煉爐，真空度為0.001-0.IPa，然后充 入充分干燥后的氣氣，烙煉溫度1000~1500°c，烙煉時間為30~60分鐘，攬拌使錯合金烙 體的組分均勻；
[0007] 步驟S，凈化工藝準備，將嵌有過濾介質的誘道預熱到1000-1200°c;鑄錠模準備， 將鑄錠模表面清理干凈，沒有雜質和油污附著；
[000引步驟四，誘鑄與凈化，將烙融的錯合金烙體倒入誘道中，錯合金烙體通過過濾介 質，其合金烙體中的雜質被過濾介質攔截和吸附，潔凈的錯合金烙體流入到鑄錠模中，冷卻 形成鑄錠。
[0009] 作為優(yōu)選方式，所述誘道和過濾介質均由接觸材料構成，所述接觸材料由陶瓷粉 料和增強穩(wěn)定劑組成，所述陶瓷粉料由MgO和Zr〇2按摩爾比6-12:100組成，增強穩(wěn)定劑按 重量比為陶瓷粉料的0. 5% -1%，所述增強穩(wěn)定劑為富錦稀±。
[0010] 作為優(yōu)選方式，所述接觸材料的制備方法包括W下步驟：
[0011] 步驟1，將陶瓷粉料和增強穩(wěn)定劑混合均勻；
[0012] 步驟2,濕法球磨20-24小時，80-100°C干燥后粉碎；
[0013] 步驟3,于1400-1450°C下鍛燒1. 5-6小時，冷卻，粉碎；
[0014] 步驟4,濕法球磨24-48小時，80-100°C下干燥后粉碎、篩選。
[0015] 作為優(yōu)選方式，所述過濾介質的制備方法包括W下步驟：
[0016] 步驟1，前處理，將S維聚氨醋泡沫海綿骨架浸入濃度為10 %~20 %的化OH溶液 中，在40~60°C溫度下水解2~化，然后反復揉撞并用清水沖洗前驅體后驚干，從而清洗 干凈海綿；
[0017] 步驟2,制漿，首先逐步將聚己締醇添加在水中，直至聚己締醇和水的粘度為 40-50CPSW及PH值在5-7,水溶液溫度控制在40-50°C，進行攬拌，同時加入消泡劑，將200 目和400目接觸材料按照3 ;1的重量比倒入上述溶液中，進行攬拌，獲得漿料，200目接觸 材料和400目接觸材料的重量占漿料重量的75-85% ;
[001引步驟3,涂掛，將步驟1得到的S維聚氨醋泡沫海綿骨架浸入到步驟2得到的漿料 中，充分排出骨架中的氣體，使其表面及內部均勻涂掛上漿料，撰出；
[0019] 步驟4,自然陰干和烘干，將涂掛=維聚氨醋泡沫海綿骨架的放置于陰涼通風處， 進行陰干處理，陰干4-48小時，制成陶瓷過濾器的待烘干半成品，將陰干后的過濾介質半 成品放入烘干爐內進行烘干，烘干爐的升溫速度為0. 5-5°C/min,升溫到90-120°C，保溫 1-2小時，然后隨爐冷卻，制成過濾介質的待燒結半成品；
[0020] 步驟5,燒結，即在500°CW下的低溫區(qū)、500°CW上到1200°C~1570°C的中溫區(qū)和 1570°C的高溫區(qū)中燒結，在低溫區(qū)中燒結時，200°CW下升溫速度為2-5°C/min，200°CW上 至IJ400°C升溫速度為1-3°C/min,升至400°C時保溫30分鐘，然后W3°C/min的速度升溫到 500°C;在中溫區(qū)中燒結時，500°CW上到1150°C，速度為4-5°C/min;1150°C到1570°C，此階 段將升溫速度控制在3-4°C/min并在1300°C保溫1小時；在高溫區(qū)中燒結時，在1570°C保 溫6-10小時，然后隨爐冷卻，制成過濾介質。
[0021] 作為優(yōu)選方式，所述步驟2中，攬拌聚己締醇和水的轉速為70~100轉/分鐘。
[0022] 作為優(yōu)選方式，所述步驟2中，加入接觸材料后攬拌的速度為80-150轉/分鐘。
[0023] 作為優(yōu)選方式，所述步驟2中，消泡劑占聚己締醇和水總重量的0. 1%~1%。
[0024] 作為優(yōu)選方式，嵌有過濾介質的所述誘道的制備方法包括W下步驟：
[0025] 步驟1、制作侶模，制作兩個對稱的、與誘道內的中空部位匹配的侶模；
[0026] 步驟2、注蠟，打開侶模，將過濾介質放入侶模與過濾腔體對應的部位，合上侶模后 注蠟，使蠟充滿侶模內部W及過濾介質；
[0027]步驟3、掛砂，待蠟凝固后，打開侶模并取出帶有過濾介質的蠟模，吹融蠟模過濾介 質處表面的蠟，直至蠟模表面露出過濾介質，在蠟模表面反復涂掛接觸材料直至所需厚度 并陰干4~128小時；
[002引步驟4、融蠟，將步驟3獲得的產物放入熱水中，蠟在此過程中融化脫離，撰出后陰 干8~24小時；
[0029] 步驟5、燒結，在1050~1250°C下燒結步驟4獲得的產物并保溫30min~化，接觸 材料燒結成型殼，過濾介質嵌入型殼中，獲得帶有過濾介質的誘道。
[0030]作為優(yōu)選方式，步驟3中，在蠟模表面涂掛接觸材料時，先涂掛400目的接觸材料， 然后在400目的接觸材料上涂掛200目的接觸材料。
[0031] 本錯合金烙煉和誘鑄方法與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：步驟簡單，比自耗電弧 爐方法減少了烙煉次數(shù)，節(jié)省能源消耗；錯合金的夾雜少，〇、S、P、N、C等雜質元素的含量極 低，改善了合金的金相結構，提升了合金的力學性能；與母合金相比，沒有明顯區(qū)別，減少錯 合金的降級使用，提高了社會經濟效益，實現(xiàn)了循環(huán)使用的目的。
[0032] 進一步地，誘道和過濾介質均由接觸材料制成，接觸材料采用Zr〇2作為主體材料 W避免與錯合金反應，在Zr化中添加MgO和富錦稀±，通過濕法球磨、鍛燒等工序制備得 出，MgO和富錦稀±的加入及上述處理有利于晶型穩(wěn)定化，獲得穩(wěn)定的四方晶型Zr〇2,避免 純Zr化因晶型轉變導致的體積變化和熱效應，從而保證其性能。除了錯合金外，本接觸材 料及過濾介質還可用于凈化活潑性比錯低的金屬或合金。
[0033] 進一步地，本發(fā)明所用過濾介質的制備該方法利用=維聚氨醋泡沫海綿作為骨 架，在骨架涂掛漿料并經過烘干和燒結程序得到過濾介質，通過選擇不同孔隙密度的=維 聚氨醋泡沫海綿作為骨架制備不同孔隙密度的過濾介質，從而攔截不同尺寸的雜質；通過 控制燒結的升溫速度，完成應力消除并避免細微裂紋，具有良好的常溫強度和高溫強度，能 夠適應在凈化過程中的溫度變化，保證凈化效果。
[0034] 進一步地，本發(fā)明所用誘道利用上述接觸材料和凈化介質制成，誘道的制備方法 充分利用過濾介質表面布滿孔隙的特點，通過制作侶模、將過濾介質放入侶模并注蠟形成 蠟模、在蠟模表面同時也在過濾介質表面掛砂形成誘道、融蠟和燒結成型殼，過濾介質在此 過程中嵌入誘道中，從而制備出一體成型的誘道，過濾介質嵌入誘道中能保證所有錯合金 烙體均無死角地被過濾介質攔截，提高凈化效果。
【附圖說明】
[0035] 圖1為過濾設備的剖視圖。
[0036] 圖2為過濾介質的立體圖。
[0037] 圖3為多層相蝸的主視剖視圖。
【具體實施方式】
[003引本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種可在錯合金烙鑄和凈化過程中避免與錯合 金發(fā)生反應而污染錯合金的接觸材料及其制備方法，還提供了利用該接觸材料制備用于凈 化錯合金的過濾介質的方法W及利用該接觸材料和過濾介質制備誘道的方法。
[0039] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種錯合金用接觸材料，由陶瓷粉料和增 強穩(wěn)定劑制成，所述陶瓷粉料由MgO和Zr〇2按摩爾比6-12:100組成，增強穩(wěn)定劑按重量比 為陶瓷粉料的0. 5% -1%，所述增強穩(wěn)定劑為富錦稀±。
[0040] 本發(fā)明還提供了一種上述錯合金用接觸材料的制備方法，包括W下步驟：
[0041] 步驟1，將陶瓷粉料和增強穩(wěn)定劑混合均勻；
[0042] 步驟2,濕法球磨20-24小時，80-100°C干燥后粉碎；
[0043] 步驟3,于1400-1450