[发明专利]一种钛铝合金熔炼用熵稳定耐火材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛铝合金熔炼用熵稳定耐火材料及其制备方法。属于钛铝合金熔炼技术领域。包括以下原料：碳酸钙微粉、碳酸钡微粉、碳酸锶微粉、单斜氧化锆微粉、氧化铝微粉和结合剂。制备的钛铝合金熔炼用熵稳定耐火材料具有较高的熵值，高温化学稳定性好、抗热震性能好和抗钛铝合金熔体能力强。使用寿命大于20次；熔炼后钛铝合金的氧含量不超过0.08wt％。

技术领域

本发明涉及钛铝合金熔炼技术领域，更具体的说是涉及一种钛铝合金熔炼用熵稳定耐火材料及其制备方法。

背景技术

钛铝合金密度低、比强度高、比刚度高、耐热性好、抗高温蠕变性能和抗氧化能力高，是超高音速飞行器和下一代先进航空发动机的首选材料。真空感应熔炼技术是制备钛铝合金的重要方法，耐火材料是真空感应熔炼过程中的“瓶颈”，熔炼全过程与合金熔体直接接触，其与合金的界面行为对合金最终品质有决定性影响。由于钛铝合金熔体高温下化学活性高，易与耐火材料发生反应，因此，开发性能优异的钛铝合金熔炼用耐火材料是制备高品质钛铝合金的关键前提。

真空感应熔炼用耐火材料通常要求具有优异的高温化学稳定性、抗钛铝合金侵蚀性能及热震稳定性能。常用的合金熔炼耐火材料包括ZrO₂、Al₂O₃、CaO、Y₂O₃、CaZrO₃和BaZrO₃材料等。

现有技术中，ZrO₂易与钛形成固溶体，导致合金中氧含量明显增加。Al₂O₃及CaO抗钛铝合金能力均与合金成分密切相关，Al₂O₃可以较好抵御高Al含量合金的侵蚀，但抗低Al含量合金侵蚀能力有待提升；CaO则随着钛铝合金中Al组分的增加，其与合金反应随之加剧。此外，纯CaO较难烧结，抗水化性较差。Y₂O₃抗热震性能差，使用寿命短。合成CaZrO₃和BaZrO₃耐火材料，在熔炼钛铝合金时，对合金的增氧作用有待进一步改善，且材料抗热震性能较差。

因此，如何提供一种钛铝合金熔炼用熵稳定耐火材料及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钛铝合金熔炼用熵稳定耐火材料及其制备方法。制备的钛铝合金熔炼用熵稳定耐火材料的高温化学稳定性好、抗热震性能好和抗钛铝合金熔体能力强。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钛铝合金熔炼用熵稳定耐火材料，按质量份包括以下原料：碳酸钙微粉8～15份、碳酸钡微粉20～30份、碳酸锶微粉15～25份、单斜氧化锆微粉40～55份、氧化铝微粉5～15份和结合剂0.5～5份。

优选的：碳酸钙微粉的碳酸钙含量≥90wt％，粒径D50为0.1～10μm。

优选的：碳酸钡微粉的碳酸钡含量≥90wt％，粒径D50为0.1～10μm。

优选的：碳酸锶微粉的碳酸锶含量≥90wt％，粒径D50为0.1～10μm。

优选的：单斜氧化锆微粉的ZrO₂含量≥90wt％，粒径D50为0.3～8μm。

优选的：氧化铝微粉的Al₂O₃含量≥98wt％，氧化铝微粉的粒径D50为1～8μm。

有益效果在于：确保较易成型且具有较高的反应活性。

优选的：结合剂为聚乙烯醇、酚醛树脂和铝溶胶中的一种。

有益效果在于：促进原料成型。

一种钛铝合金熔炼用熵稳定耐火材料的制备方法，包括以下步骤：