[发明专利]高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系及其熔炼方法

说明书

本发明提供了高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系及其熔炼方法，所述电渣熔炼渣系中化学组分的重量百分比为：CaF₂：34～56％、BaF₂：30～35％、MgF₂：10～15％、Al₂O₃：2～8％、SiO₂：1～5％、CeO₂：1～3％，其余为不可避免的杂质。所述熔炼方法包括：将Be重量百分比为3.8～4.1％的铍铜母合金、电解铜、电解镍、铍铜QBe2合金旧料混合后，采用真空感应熔炼及半连续铸造法制备成自耗电极母材；将电渣熔炼渣系化渣形成熔融态渣池后，在氩气保护下将自耗电极母材垂直插入渣池内进行电渣熔炼，同时分批次加入Ca粉，熔炼结束后得到无气孔、无夹杂物或极少夹杂物的高纯净铍铜QBe2合金。

技术领域

本发明属于金属材料冶金技术领域，具体涉及一种高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系及其熔炼方法。

背景技术

铍铜合金被誉为铜合金中的“弹性之王”，按铍含量高低分为高铍高强度合金(Be：1.6～2.1％)和低铍高导电率合金(Be：0.2～0.7％)。QBe2合金是航空航天用量最大的高铍高强度弹性合金，主要用于制造航空仪器仪表、伺服阀、弹性元件及结构件等。然而，航空航天行业对铍铜QBe2合金的产品质量要求非常高，特别是在纯净度、断口和超声波的检测性能等方面。采用感应熔炼+半连续铸造的常规工艺生产的铍铜QBe2合金锭，其加工的材料在这些方面难以达到标准要求。

电渣熔炼是一种利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源来精炼提纯金属的工艺。与常规工艺相比，电渣熔炼制备出的铍铜QBe2合金锭在纯净化冶炼和凝固组织控制上得到了较大的改善，加工材料的组织致密、成分均匀，β相明显减少且呈点状分布，断口和探伤检测结果都能达到标准要求。但铍铜QBe2合金锭内部的微气孔和微观非金属夹杂问题未能从根本上改善和解决，这是由于：其一，现有渣系源自常用的ANF系渣系，其中含有的CaO极易造成吸潮而产生气孔，且高熔点氧化物组元含量较多，熔炼时易进入金属熔池造成非金属夹杂；其二，由于现有渣系熔点偏高，与铍铜QBe2合金熔点相近，易造成熔速过快且电流不稳定，导致产生二重渣皮并与铸锭表层形成局部夹杂，造成铸锭表面时常出现褶皱、波纹等缺陷；其三，制备自耗电极母材常用非真空熔铸的方法，使母材中气孔和夹杂物难以控制，在电渣熔炼时不能有效去除；其四，现有电渣熔炼电流、结晶器水温和熔速等参数与渣阻不能达到最佳水平的平衡与匹配，使得熔池过热度大且较深，不利于夹杂物的有效控制。

因此，如何有效减少或去除气孔和非金属夹杂，获得高纯净铍铜QBe2合金锭是目前急需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系，该电渣熔炼渣系的熔点低于铍铜QBe2合金，可以很好的发挥精炼和提纯的作用。

本发明的目的之二在于提供一种电渣熔炼渣系的熔炼方法，采用真空感应熔炼制备自耗电极母材，可以减少母材中的气孔和非金属夹杂物。

为达到上述目的之一，本发明采用如下技术方案：

一种高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系，所述电渣熔炼渣系中化学组分的重量百分比为：CaF₂：34～56％、BaF₂：30～35％、MgF₂：10～15％、Al₂O₃：2～8％、SiO₂：1～5％、CeO₂：1～3％，其余为不可避免的杂质。

进一步地，所述化学组分的松装比≥1.0g/cm³。