亚洲狠狠干,亚洲国产福利精品一区二区,国产八区,激情文学亚洲色图

鈦鋁合金靶材的真空感應熔煉方法

文檔序號:8334268閱讀:1444來源:國知局
鈦鋁合金靶材的真空感應熔煉方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金制備領域,特別涉及一種鈦鋁合金靶材的真空感應熔煉方法。
【背景技術】
[0002] 隨著現(xiàn)代機械加工業(yè)高速加工時代的到來,世界各國也愈加注重涂層技術的應用 與發(fā)展。PVD (Physical Vapor Deposition)涂層不僅為提高高速合金刀具的性能發(fā)揮 了重要作用,而且對于硬質合金刀具來說更是必不可少,因為硬質合金刀具比高速合金刀 具價格更貴,使用率更高。在刀具的PVD涂層中,鈦鋁合金是一種非常重要的膜料。例如, Balzers研制的兩種有代表性的涂層分別為FUTURA NAN0和X. CEED,其中FUTURA NAN0可 使刀具在高速加工的條件下使用,而X. CEED可使刀具有優(yōu)異的紅硬性、抗氧化性,即使在 惡劣的加工條件下,其薄膜與基體仍具有良好的結合強度,這兩種涂層的膜料均為鈦鋁合 金。鈦鋁合金可以顯著提高刀具的使用壽命以及產(chǎn)品的加工精度,但是鈦鋁合金的純凈度 對刀具的使用壽命起到重要的作用,也就是說采用鈦鋁合金靶材進行鍍膜時,對靶材的純 凈度要求極為嚴格,特別是碳、氧、氮等雜質的含量,雜質的含量越低,對刀具的使用壽命越 有利。
[0003] 目前,制造鈦鋁合金靶材的方法有兩種,粉末燒結法和熔煉鑄造法:
[0004](1)粉末燒結法:如公開號為CN101214546A的專利中采用一定粒度的Ti粉和A1粉,或霧化的合金粉末,經(jīng)混粉,裝粉,冷等靜壓成型,脫氣,熱等靜壓或燒結,再經(jīng)機加工制 成成品。該方法的優(yōu)點是可以制作大尺寸的鈦鋁靶材;該方法的缺點是在制作過程中不可 避免會增加金屬雜質,氣體(C、N、0)含量偏高。
[0005](2)熔煉鑄造法:目前,熔煉鈦鋁合金的方法有以下幾種:第一種是采用真空電子 束熔煉,該方法熔煉過程中,A1揮發(fā)大,成份不易控制;第二種方法是采用真空自耗電弧爐 熔煉,該方法熔煉的鈦鋁合金成分偏析大;第三種方法是采用真空懸浮爐熔煉,該方法熔煉 的鈦鋁合金,雖然氣體和金屬雜質含量比較低,但該方法需二次重熔,并且設備昂貴,能耗 高,造成熔煉合金的成本高。另外,還有采用石墨作為坩堝材料進行真空感應熔煉的,但是 熔煉出的合金錠碳含量很高。公開號為CN1420189A的專利申請中采用高純CaO坩堝進行 真空感應熔煉,該方法需要兩次抽真空操作,加料方式繁瑣,其加鈣脫氧將使本合金體系中 的雜質元素含量增加,脫氧所形成的氧化鈣夾雜殘留在合金溶液中,澆鑄后形成大量的內 生夾雜,無法去除。

【發(fā)明內容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種鈦鋁合金靶材的真空感應熔煉 方法。該方法工藝簡單、生產(chǎn)周期短、成本低,成份控制準確,坩堝污染小,氣體含量低,無氣 泡等鑄造缺陷。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術方案:
[0008] -種鈦鋁合金靶材的真空感應熔煉方法,采用CaO坩堝進行真空感應熔煉制備鈦 鋁合金靶材,依次包括配料步驟、烘料步驟、裝爐步驟、合金熔化步驟以及澆鑄步驟,其中:
[0009] 在所述烘料步驟中,將配好的原料金屬鋁和海綿鈦放入真空烘箱中,烘烤溫度為 低于150°C,烘烤時間為不少于4小時,然后隨爐降溫至40°C以下取出待用;
[0010] 在所述裝爐步驟中,將經(jīng)烘烤的原料金屬鋁放入真空感應爐的CaO坩堝的底部, 再將海綿鈦松裝于金屬鋁的上部;
[0011] 在所述合金熔化步驟中,首先使所述真空感應爐的真空度保持不大于〇.IPa,再以 不大于15KW的電功率送電,待10~15分鐘后充入0. 2~0. 4atm的惰性氣體,然后加大送 電功率至35KW以上,使原料快速熔化,熔化后合金液的最高溫度控制在1580~1610°C。
[0012] 為了更加詳細的對上述方法進行說明,上述方法可以示例性地描述為:
[0013] 在所述烘料步驟中,將配好的原料放入真空烘箱中,在80°C、100°C、120°C或 140°C的條件下保溫4h、5h或6h,然后隨爐降溫至15°C、20°C、30°C或40°C取出待用;
[0014] 在所述合金熔化步驟中,首先使所述真空感應爐的真空度保持在0. 01Pa、0. 04Pa、 0? 05Pa、0. 06Pa、0. 07Pa、0. 08Pa或0?IPa,再以 10KW、12KW或 15KW的電功率送電,待lOmin、 12min或15min后充入0. 2atm、0. 3atm或0. 4atm的惰性氣體,然后加大送電功率至35KW、 40KW或45KW,使原料快速熔化,熔化后合金液的最高溫度控制在1580°C、1590°C、1600°C、 1605°C或 1610°C。
[0015] 在上述方法中,所述配料步驟是按鈦鋁合金成分設計要求分別稱取海綿鈦和金 屬鋁,作為一種優(yōu)選實施方式,所述配料步驟是按鈦鋁合金成分設計要求分別稱取〇級海 綿鈦和純度高于99. 99 %的金屬鋁,其中所述鈦鋁合金按重量百分比由以下元素組成:Ti: 60 ~70%,A1:30 ~40%。
[0016] 在上述方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在所述烘料步驟中,所述烘烤溫度為 100-140°C,所述烘烤時間為4-5h。所述真空烘箱的真空度為600-6000Pa。
[0017] 在上述方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在所述合金熔化步驟中,首先使所述真空 感應爐的真空度保持為〇. 01-0. 〇8Pa,再以10-15KW的電功率送電,待10~15分鐘后充入 0. 2~0. 4atm的惰性氣體,然后加大送電功率至35-40KW,使原料快速熔化,以縮短合金液 與坩堝的接觸時間,熔化后合金液的最高溫度控制在1580~1610°C,以免合金液溫度高與 坩堝反映加速。
[0018] 在上述方法中,所述惰性氣體可以是氬氣或氦氣。
[0019] 在上述方法中,作為一種優(yōu)選實施方式,在所述澆鑄步驟中,當合金液溫度高于合 金液熔點溫度以上30~50°C時進行澆鑄。爐料熔化后,盡快澆注,可以進一步減少合金液 與i甘禍的接觸時間。
[0020] 在本發(fā)明的方法中,原材料經(jīng)真空烘干以確保原材料干燥且不被氧化;采用CaO 坩堝,選用底部裝鋁,上部裝鈦的方式,真空下送電烘烤爐料,既有利于爐料內氣體的揮發(fā), 降低爐料內的氣體含量,又充分利用了能量,有利于加快熔煉速度,還避免了加冷料時合金 液噴濺;充入惰性氣體比如氬氣后,高功率送電,使爐料和合金液充分脫氣,加快了爐料的 熔化速度,又不會由于充入氬氣過多使鈦鋁錠內部和表皮產(chǎn)生氣泡;控制合金液的熔化溫 度,有效的減小了合金液與坩堝的反應時間和速度。
[0021] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有工藝簡單,生產(chǎn)周期短,能耗低,設備投資小,生 產(chǎn)成本低,合金成份控制準確,坩堝污染小,氣體含量低,無皮下氣泡等鑄造缺陷的優(yōu) 點。上述優(yōu)點具體如下:熔煉周期彡30分鐘,每爐合金的功耗彡15KW*h,成分控制 精確,主成分偏差彡〇? 5wt%,合金中雜質Ca彡0? 015wt%,氣含量低(0彡0? 12wt%, N彡 0. 015wt%,C彡 0. 015wt%)。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明實施例1制得的合金鑄錠切片的超聲波探傷圖;
[0023]圖2是本發(fā)明實施例2制得的合金鑄錠切片的超聲波探傷圖;
[0024] 圖3是本發(fā)明實施例3制得的合金鑄錠切片的超聲波探傷圖;
[0025] 圖4是本發(fā)明對比例3制得的合金鑄錠切片的超聲波探傷圖;
[0026] 圖5是本發(fā)明對比例4制得的合金鑄錠切片的超聲波探傷圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明,但本發(fā)明并不限于此。
[0028] 以下三個實施例是根據(jù)本發(fā)明所述的鈦鋁合金靶材真空感應熔煉的制造方法分 別制備了 3爐鈦鋁合金靶材。
[0029] 實施例1
[0030] 本實施例制備的鈦鋁合金靶材按重量百分比由以下元素組成:Ti64%,A136%。
[0031] 制造方法如下:
[0032] (1)配料:按上述合金成分設計分別稱取0級海綿鈦和純度高于99. 99%的金屬 錯。
[0033] (2)烘料:將稱好的原材料鈦和鋁放入真空烘箱(真空度為5000Pa)中,在100°C條 件下保溫5h,隨爐降溫至35 °C取出待用。
[0034] (3)裝爐:將烘烤后的原料(即爐料)中的金屬鋁放入25Kg真空感應爐CaO坩堝的 底部,然后將海綿鈦松裝于金屬鋁的上部。
[0035] (4)合金熔化:首先使真空感應爐的真空度保持為0. 03Pa,再以15KW的電功率送 電,待14分鐘后充入0. 2atm的氬氣,然后加大送電功率至35KW,使原料快速熔化,以縮短合 金液與坩堝的接觸時間,待送電11分鐘后合金熔化,熔化后合金液的最高溫度為1585°C。
[0036] (5)降溫澆鑄:停電降溫30s,在合金液溫度為1535°C時進行澆鑄,從而得到合金 鑄錠。
[0037] 本實施例制備的合金鑄錠的性能參見表1。
[0038] 采取超聲波探傷對制得的錠坯內部及表層質量進行檢驗,超聲波探傷的方法如 下:
[0039] 1)機加工
當前第1頁1 2 
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1