[发明专利]一种钛铝金属间化合物的熔炼制备方法

摘要

本发明是一种钛铝金属间化合物的熔炼制备方法，该方法采用海绵钛、铝豆及其它中间合金为原料，在冷坩埚真空感应悬浮熔炼炉坩埚中进行分层布料；抽真空后回填惰性气体并进行熔炼，熔炼过程中分阶段依次调高功率，最终将熔体浇注或在坩埚内冷却，得到成分均匀的合金。该熔炼方法不用压制电极，通过感应熔炼的电磁搅拌功能能够得到成分均匀、纯度高的合金。该方法特别适用于γ-TiAl、Ti3Al及Ti2AlNb等钛铝金属间化合物的熔炼制备。

主权项

一种钛铝金属间化合物的熔炼制备方法，所述钛铝金属间化合物为TiAl合金、Ti3Al合金和Ti2AlNb合金，其特征在于：该方法的步骤如下：⑴称料按照钛铝金属间化合物的成分配比，称取海绵钛、铝豆或铝块，及单质元素、中间合金或单质元素加中间合金，按种类分别装在不同的容器中备用；海绵钛的纯度是A级或0A级；铝豆或铝块中纯铝的质量分数不小于99.99％；单质元素是指Nb、Cr、W、Mo、Mn、Ta、Er、Ni或B中的一种或几种；中间合金是指AlNb合金、AlMo合金、AlMn合金、AlSi合金、AlV合金、AlY合金、AlEr合金、TiSn合金、TiNb合金或TiB2合金中的一种或几种；⑵布料2.1将原料分层装进水冷铜钳锅真空感应熔炼炉坩埚当中，在坩埚底部铺海绵钛层Ⅰ或者放置凝壳，该位于坩埚底部的海绵钛层Ⅰ的厚度为1～5厘米；2.2在底部的海绵钛层Ⅰ或凝壳上面铺单质元素层、中间合金层或单质元素层加中间合金层，之后在上面再铺海绵钛层Ⅱ，单质元素层及中间合金层的厚度为0.1～5厘米，海绵钛层Ⅱ的厚度为1～5厘米；2.3重复上述步骤2.2至单质元素、中间合金原料用尽，然后铺铝豆或铝块层，最后在铝豆或铝块层上面再铺海绵钛层Ⅲ，海绵钛层Ⅲ的厚度为1～5厘米；所述凝壳的材料是与所制备合金具有相同成分的合金，或纯钛凝壳；⑶关闭炉门后抽真空，抽真空按以下两种方式之一完成：3.1抽真空度达到1Pa以下,回填氩气或氦气至300～30000Pa进行熔炼；3.2抽真空度达到10Pa以下后回填氩气或氦气，然后再次抽真空到10Pa以下后回填氩气或氦气，反复进行1～5次以降低炉内氧、氮等气体元素含量,回填氩气或氦气至300～30000Pa进行熔炼；⑷熔炼熔炼开始后，首先以20～100KW的功率对原料烘烤1～5分钟，然后提高功率至原料周围出现红热后保温2～10分钟，直至坩埚内原料中心部位红透，再次提高功率至原料周围出现液滴后保温1～10分钟，此时原料逐渐熔化，待原料完全熔化后提高功率，使熔体温度达到合金熔点以上20～100℃，并保温1～20分钟，悬浮的熔体在电磁搅拌作用下实现成分均匀；⑸成型铸锭再将功率提高1％～20％，提高熔体过热度，进一步降低熔体的粘度，保温0.5～5min后在坩埚内冷却或浇注成铸锭。