专利名称：钛或钛合金熔液脱氧净化的方法
技术领域：
本发明涉及一种钛或钛合金熔液脱氧净化的方法，属金属净化处理工艺技术领域。
背景技术：
由于钛的熔点高，且其化学性质非常活泼，在熔炼时，几乎与所用坩埚耐火材料如氧化锆、氧化镁、氧化硅等均能发生反应，因此不适合用感应炉熔炼。目前在工业上，钛及钛合金的熔炼常采用真空自耗电极电弧凝壳炉熔炼和强制水冷铜坩埚冷却，熔炼时先在铜坩埚壁上凝固形成一个薄层“凝壳”，起到保护钛熔液，不被坩埚材料污染及隔热的作用；由于水冷铜坩埚冷却速度很快和形成的“凝壳”使钛熔液温度场不均匀，加上钛液在液态保持时间很短，使得浇注后的铸件成分不均匀，因而影响了铸件的性能；另外该法的能耗很大。有人提出用氧化钙坩埚来熔炼钛及钛合金，但采用氧化钙坩埚熔炼后，钛液中的氧含量会增加，影响其性能，因此一定要解决氧化钙坩埚使用时的氧含量控制问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛或钛合金在氧化钙坩埚中熔炼时的熔液脱氧净化的方法。
本发明一种钛或钛合金熔液脱氧净化的方法，其特征在于往钛或钛合金熔液中加入稀土元素构成的净化剂进行净化处理。净化剂由适量的稀土元素La、Ce、Nd、Pr和Y组成，各组成成分的重量百分比如下La 35～55％，Ce 25～35％，Nd 5～25％，Pr 8～10％，Y 4～5％；所述的稀土元素净化剂的加入量为钛或钛合金熔液重量的0.01～0.1％；采用真空中频感应炉内氧化钙坩埚熔炼钛或钛合金，当熔炼温度达1650～1720℃时，加入上述稀土元素净化剂，镇静20～25分钟后浇注，得到氧含量极低的钛或钛合金熔液。
另外，一种钛或钛合金熔液脱氧净化的方法，其特征在于往钛或钛合金熔液中加入稀土元素构成的净化剂进行净化处理，净化剂由适量的稀土元素La、Ce、Nd组成，各组成成分的重量百分比如下La 50～60％，Ce 20～30％，Nd 18～22％；所述的稀土元素净化剂的加入量为钛或钛合金熔液重量的0.01～0.1％；采用真空中频感应炉内氧化钙坩埚熔炼钛或钛合金，当熔炼温度达1650～1720℃时，加入上述稀土元素净化剂，镇静20～25分钟后浇注，得到氧含量极低的钛或钛合金熔液。
本发明采用了稀土净化剂，利用稀土元素的化学活性，使其和钛或钛合金熔液中的氧结合，形成稀土氧化物，不仅降低了钛或钛合金熔液中溶解态氧的含量，从而降低氧化钙坩埚熔炼增氧给钛或钛合金带来的危害，提高钛或钛合金的塑性。同时，由于这些细小的稀土金属相弥散分布在金属晶界组织中，细化了晶粒，提高了高温强度；另外，稀土元素的加入还改善了氧化膜的保护功能，提高了钛及钛合金的抗拉强度、冲击韧性及抗腐蚀性等性能。
具体实施例方式
现将本发明的实施例叙述于后。
实施例1在真空中频感应炉内用氧化钙坩埚熔炼钛镍形状记忆合金，当合金熔化达1650℃时，按熔液重量0.04％的配比加入稀土合金净化剂；稀土合金的各组成成分的重量百分比为La 35％，Ce 25％，Nd 25％，Pr 10％，Y 5％；在上述熔化温度下保持20分钟，然后浇注。经测试，钛合金液氧含量从原有的1200ppm降低至290ppm，其塑性提高20％，硬度降低5％。
实施例2在真空中频感应炉内用氧化钙坩埚熔炼Ti6Al4V合金，当合金熔化达1700℃时，按熔液重量0.08％的配比加入稀土合金净化剂；稀土合金的各组成成分的重量百分比为La 45％，Ce 35％，Nd 5％，Pr 10％，Y 5％；在上述熔化温度下保持20分钟，然后浇注。经测试，钛合金液氧含量从3400ppm降低至2000ppm，塑性提高了15％。
实施例3在真空中频感应炉内用氧化钙坩埚熔炼纯钛，当纯钛熔化至1720℃时，按熔液重量0.08％的配比加入稀土合金净化剂；稀土合金的各组成成分的重量百分比为La55％，Ce 25％，Nd 20％；在上述熔化温度下保持20分钟，然后浇注。经测试，钛液氧含量从5400ppm降低至4000ppm，且塑性有所提高。
权利要求
1.一种钛或钛合金熔液脱氧净化的方法，其特征在于往钛或钛合金熔液中加入稀土元素构成的净化剂进行净化处理；净化剂由适量的稀土元素La、Ce、Nd、Pr和Y组成，各组成成分的重量百分比如下La 35～55％，Ce 25～35％，Nd 5～25％，Pr 8～10％，Y 4～5％；所述的稀土元素净化剂的加入量为钛或钛合金熔液重量的0.01～0.1％；采用真空中频感应炉内氧化钙坩埚熔炼钛或钛合金，当熔炼温度达1650～1720℃时，加入上述稀土元素净化剂，镇静20～25分钟后浇注，得到氧含量低的钛或钛合金熔液。
2.一种钛或钛合金熔液脱氧净化的方法，其特征在于往钛或钛合金熔液中加入稀土元素构成的净化剂进行净化处理；净化剂由适量的稀土元素La、Ce、Nd组成，各组成成分的重量百分比如下La 50～60％，Ce 20～30％，Nd 18～22％；所述的稀土元素净化剂的加入量为钛或钛合金熔液重量的0.01～0.1％；采用真空中频感应炉内氧化钙坩埚熔炼钛或钛合金，当熔炼温度达1650～1720℃时，加入上述稀土元素净化剂，镇静15～25分钟后浇注，得到低氧含量的钛或钛合金熔液。
全文摘要
本发明涉及一种钛或钛合金熔液脱氧净化的方法，属金属净化处理工艺技术领域。本发明采用稀土元素净化剂，对钛或钛合金熔液进行脱氧净化；稀土元素净化剂各组成成分的重量百分比如下La 35～55％，Ce 25～35％，Nd 5～25％，Pr 8～10％，Y4～5％；所述的净化剂的加入量为钛金属熔液重量的0.01～0.1％；采用真空中频感应炉氧化钙坩埚熔炼钛或钛合金，当熔炼温度达1650～1720℃时，加入上述稀土元素净化剂，镇静15～25分钟后进行浇注。最终得到氧含量极低的钛或钛合金。
文档编号C22B34/12GK1912155SQ20061003074
公开日2007年2月14日 申请日期2006年9月1日 优先权日2006年9月1日
发明者毛协民, 欧阳志英, 徐东, 李重河, 朱明 , 刘宏葆, 周星, 康迪, 沈彬, 张蔷, 张金龙 申请人:上海大学