本发明为一种钛镍合金真空中频感应熔炼金属净化提纯方法。
背景技术：
镍钛合金是由镍和钛组成二元合金，由于受到温度和机械压力的改变而存在两种不同的晶体结构相，即奥氏体相和马氏体相。镍钛合金冷却时的相变顺序为母相（奥氏体相）-R相-马氏体相。R相是菱方形，奥氏体是温度较高（大于同样地：即奥氏体开始的温度）的时候，或者去处载荷（外力去除Deactivation）时的状态，立方体，坚硬。形状比较稳定。而马氏体相是温度相对较低（小于Mf：即马氏体结束的温度）或者加载（受到外力活化）时的状态，六边形，具有延展性，反复性，不太稳定，较易变形。
镍钛合金的特殊性能：1、形状记忆特性（shape memory）形状记忆是当一定形状的母相由Af温度以上冷却到Mf温度以下形成马氏体后，将马氏体在Mf以下温度形变，经加热至Af温度以下，伴随逆相变，材料会自动恢复其在母相时的形状。实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。2、超弹性（superelastic）所谓的超弹性是指试样在外力作用下产生远大于起弹性极限应变量的应变，在卸载时应变可自动恢复的现象。即在母相状态下，由于外加应力的作用，导致应力诱发马氏体相变发生，从而合金表现出不同于普通材料的力学行为，它的弹性极限远远大于普通材料，并且不再遵守虎克定律。和形状记忆特性相比，超弹性没有热参与。总而言之，超弹性是指在一定形变范围内应力不随应变的增大而增大，可将超弹性分为线性超弹性和非线性超弹性两类。前者的应力-应变曲线中应力与应变接近线性关系。非线性超弹性是指在Af以上一定温度区间内加载和卸载过程中分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变的结果，因此非线性超弹性也称相变伪弹性。镍钛合金的相变伪弹性可达8%左右。镍钛合金的超弹性可随着热处理的条件的变化而改变，当弓丝被加热到400℃以上时，超弹性开始下降。
本发明通过加热保温，在金属表面渗入一层硼元素，在工件表面形成的硼化物硬度非常高，可达1800～2300HV，硼化物层具有良好的稳定性，不仅对一些介质有抗蚀性，还有较好的抗氧化性和红硬性。液体渗硼由于所用坩埚使用寿命短、工件表面粘盐、不易清理及质量较难控制等问题，应用较少。气体渗硼和离子渗硼因采用的BCl3、B2H6介质，有价格高、剧毒、易爆等问题，也未能用于生产，适用于钛镍合金真空中频感应熔炼。
技术实现要素：
发明钛镍合金真空中频感应熔炼金属净化提纯方法是当氮碳共渗温度从540℃升高到580℃时，试样的磨损量从0.0120g降为0.0038g。氮碳共渗温度较低时形成的渗层厚度较薄，抵抗对磨材料GCr15钢球剥落的能力较弱，磨损量比较严重；而氮碳共渗温度在580～620℃范围内，试样磨损量趋于平稳。反映了形成一定厚度的氮碳共渗层能使试样表面耐磨性趋于稳定，此时与对磨材料GCr15钢球接触时，化合物层抗磨损的能力变强，磨损量较少。从摩擦磨损试验质量损失的结果不难得出结论，与不经处理的原始试样质量损失0.0476g相比，经过QPQ处理后试样的质量损失明显减少，这表明试样的氮碳共渗层很硬且耐磨，很好地保护了基体。试样在摩擦磨损试验后磨痕深度随氮碳共渗温度的变化。可以看出，磨痕深度随着氮碳共渗温度升高而下降。QPQ处理后金属表面的硬度比基体大幅提高，然而还得考虑到化合物的深度和承受能力。当氮碳共渗温度在540℃时，磨痕的深度较深，为36.312μm。其原因是在540℃氮碳共渗温度下形成的渗层厚度比较簿，在对磨试验过程中，部分渗层已经被磨穿，剥落并且磨损基体组织。当氮碳共渗温度升高到620℃时，磨痕的深度仅为7.593μm，说明形成一定厚度的氮碳共渗层能显著提高45钢的耐磨性。
发明钛镍合金真空中频感应熔炼金属净化提纯方法是在生产经验的积累基础上，对氧含量、冷加工率及热处理制度等对TA1 钛板材力学性能和组织的影响进行了研究。结果表明，氧含量对纯钛板材性能有明显的影响，板材氧含量在0.07%～0.10% 范围内，TA1钛板材可满足航空要求；冷加工率及热处理制度对纯钛板材的组织和性能均具有重要影响，当冷加工率在30%～50%范围时，经(550～650)℃×(0.5～2)h( 炉冷) 处理后的TA1 钛板材，其性能和组织能达到航空板材的要求。钛及钛合金的比强度高、耐热性好、具有良好的抗腐蚀性能，已成为工业上最重要的金属之一，广泛用于国民工业中。而工业纯钛因其成本低，易于生产，是应用最为广泛的钛及钛合金材料。工业纯钛板具有性能优异，并且易于熔焊和钎焊等优点，现已大量用于制造飞机和发动机零件，如飞机发动机舱的内蒙皮、波纹板、防火墙等。
发明钛镍合金真空中频感应熔炼金属净化提纯方法是随着现代科学技术的发展，特别是航天、航空、电子、机械以及化工领域的发展，对材料提出了更高要求，单一材料的性能已无法满足生产和科学技术发展的要求。Ti具有耐磨耐蚀性好、比强度高、密度小等优点被应用于航空航天、化工、石油等行业；Cu具有优良的导电导热性、延展性，在工业生产中得到广泛的应用。把Ti、Cu异相金属相互复合制备出Ti/Cu复合材料，使其兼具Ti、Cu各自性能的优点，对材料性能的最大化利用及其应用领域的拓展具有极大的意义。爆炸复合法因具有工艺简单、生产灵活，适合任何异种金属间的结合而被广泛用于Ti/Cu、Ti/钢、Cu/Al等复合材料的生产。但爆炸复合法存在着操作条件差、生产成本高、对环境污染大等不足。真空热压扩散焊接由于焊接接头的机械强度、热稳定性、密封性和耐腐蚀性都能满足重要构件的技术要求，越来越多的用于异种金属的焊接。
具体实施方式
实施例1：根据Gleeble-1500D热模拟机试验得出的EQ47 钢在600～1350℃测出的高温塑性曲线，得出钢的第Ⅰ脆性区间为1270～1350℃，第Ⅲ脆性区间为600～950℃。通过对断口形貌的扫描电镜能谱分析，得出Mn、Cr对EQ47钢的高温塑性有严重影响。EQ47 钢在某钢厂的连铸生产中，出现裂纹占总缺陷的一半以上，连铸坯裂纹的产生给产品的后续生产带来严重的影响。而导致铸坯裂纹的内在因素是连铸坯的高温力学性能。有研究者指出，Mn容易导致形成铁素体膜，降低钢的塑性，Cr元素析出的化合物是硬而脆的化合物，这会加剧钢的脆性而影响钢的高温塑性。为优化EQ47钢的连铸坯的生产工艺，对EQ47钢的高温力学性能(高温塑性) 以及Cr、Mn对高温塑性的影响进行了研究，为后续生产奠定基础。
实施例2：第Ⅲ脆性区(≤950℃) 的试样塑性随着温度的下降，塑性明显下降，其端口形貌由750℃的试样可知，都有沿晶断裂，钢的塑性差。在第Ⅲ脆性区，会存在奥氏体单项、铁素体单项、奥氏体铁素体两相区的三相区，在此温度区间的拉伸过程中，由于铁素体的强度只是奥氏体的1/4，会产生铁素体空洞，再则，在升温过程中，会产生晶界滑移，导致发生裂纹的趋势增加，所以在750℃的试样可知，都有沿晶断裂。在1270～1350℃的温度区间内，也有可能析出(FeMnCr)23C6，这种化合物在此温度范围内会削减晶粒间的结合力，会使晶粒间出现空隙而导致微裂纹的产生，这导致沿晶断裂和高温塑性的降低。在试验温度提高的过程中，Cr、Mo碳化物形成元素会由固溶态向化合物形态转变，这样会使得钢和碳化物的中化学位趋于平衡，从而引起碳化物的Ostwald 熟化，从而降低钢的强度。