[發明專利]一種鈦鋁合金熔煉用耐火澆注料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010176103.9
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111393175B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 付綠平;顧華志;黃奧;張美杰
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/44;C04B35/63
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種鈦鋁合金熔煉用耐火澆注料及其制備方法。其技術方案是：以60～75wt％的含鈦六鋁酸鈣顆粒為骨料，以10～25wt％的含鈦六鋁酸鈣細粉、5～15wt％的α?Al₂O₃微粉和3～8wt％的純鋁酸鈣水泥為基質料；先將所述基質料混勻，再將混勻后的基質料加入所述骨料中，混合均勻，然后外加占所述骨料與所述基質料之和3～10wt％的水，攪拌均勻，振動成型，室溫條件下養護12～24小時；最后在110～200℃條件下保溫12～36小時，制得鈦鋁合金熔煉用耐火澆注料。本發明成本低和工藝簡單，所制備的鈦鋁合金熔煉用耐火澆注料具有抗熱震性能好、抗鈦鋁合金熔體能力強和對鈦鋁合金污染小的特點。

技術領域

本發明屬于鈦鋁合金熔煉用耐火材料技術領域。具體涉及一種鈦鋁合金熔煉用耐火澆注料及其制備方法。

背景技術

鈦鋁合金密度低、比強度高、比剛度高、耐熱性好、抗高溫蠕變性能優異和抗氧化能力良好，是超高音速飛行器和下一代先進航空發動機的首選材料，已成為目前輕質高溫合金領域研究的重點。

真空感應熔煉技術制備鈦鋁合金可以有效消除成分偏析且能耗較低，是實現低能耗制備高質量鈦鋁合金的重要途徑。耐火材料是真空感應熔煉過程中的熔煉容器，熔煉全過程與合金熔體直接接觸，其性能對合金最終品質有決定性影響。由于鈦鋁合金熔體高溫下化學活性高，易與耐火材料發生反應而污染合金熔體。因此，開發性能優異的鈦鋁合金熔煉用耐火材料是實現低能耗、高質量鈦鋁合金制備的關鍵前提，為目前本領域所關注的重要課題之一。

從鈦鋁合金熔煉用耐火材料的材質而言，現有的技術中，氧化鋁、氧化鈣、氧化鋯、氧化釔和鈣鈦礦材料是主要的鈦合金熔煉用耐火材料。針對氧化鋁材料，如“真空感應熔煉高溫合金用坩堝的制造方法”(CN 104788106 A)和“真空感應熔煉高溫合金用剛玉坩堝的制造方法”(CN 104725062 A)專利技術，采用板狀剛玉或鋯剛玉為顆粒料，氧化鋁微粉為粉料，制備了氧化鋁材料。然而，氧化鋁材料的化學穩定性不佳，與鈦鋁合金的反應行為與合金的成分密切相關，適用的合金種類有一定限制。針對氧化鈣材料，如“一種熔煉鈦及鈦合金用坩堝的材料及坩堝的制備方法”(CN 1017602139 A)和“用于鈦合金熔煉的CaO耐火材料及坩堝的制備方法”(CN 101830715 A)專利技術，以氧化鈣微粉和適量其他氧化物微粉為原料，制備了用于鈦合金熔煉的氧化鈣材料；然而，氧化鈣材料較難燒結且抗水化性較差，容易導致合金中增氧，對鈦合金產生污染。針對氧化鋯材料，如“一種鈦合金熔煉用坩堝”(CN 107445634 A)和“一種精密鑄造用氧化鋯坩堝及其熱處理方法”(CN 109516802 A)專利技術，以不同粒徑的含鋯材料為原料，制備了氧化鋯材料；然而，氧化鋯材料化學穩定性不佳，會與鈦鋁合金中Ti組分反應產生固溶體，進而污染合金。針對氧化釔材料，如“一種制備致密氧化釔陶瓷的方法”(CN 101628812 A)專利技術，以氧化釔和燒結助劑為主要原料，制備了致密氧化釔材料；“鈦合金熔融鑄造用電熔三氧化二釔陶瓷坩堝及其制備方法”(CN 106116578 B)專利技術，以氧化釔和鋯片為主要原料，采用電熔法制備了鈦合金熔融鑄造用電熔三氧化二釔陶瓷坩堝；然而，氧化釔材料抗熱震性能差，使用壽命短，且價格昂貴，成本高。針對鈣鈦礦材料，如“一種CaZrO₃耐火材料真空感應熔煉含鈦儲氫合金的方法”(CN 102965528 A)專利技術，采用CaZrO₃耐火材料進行了鈦合金熔煉；“用于鈦合金熔煉的BaZrO₃耐火材料及其坩堝的制備方法”(CN 102503489 A)專利技術，以碳酸鋇和氧化鋯為原料，制備了鈦合金熔煉用BaZrO₃耐火材料。然而，鈣鈦礦材料化學穩定性仍存在缺陷，熔煉后對鈦鋁合金產生污染，導致氧含量偏高。

從鈦鋁合金熔煉用耐火材料的成型方式而言，以上所述現有技術中的鈦鋁合金熔煉用耐火材料均是定型制品，這些定型制品在成型過程中需要大型成型設備，成本較高且工藝復雜。但目前未見關于鈦鋁合金熔煉用耐火澆注料技術的公開報道。

發明內容