一种钛镍基形状记忆合金大规格铸锭熔炼方法
【专利摘要】本发明设计涉及的一种钛镍基形状记忆合金大规格铸锭熔炼方法。其特征在于：采用真空中频感应熔炼加真空自耗电极电弧熔炼。先将真空中频感应熔炼一次锭浇注方形或圆形成型，铸锭两端进行切割，采取该方法避免了钛镍合金直接焊接的问题，可以防止在二次熔炼过程中出现焊点脱落，造成“掉弹”现象；二次熔炼布料中对一次锭头和尾进行扣合，对接缝处点焊接后采用真空自耗电极电弧熔炼进行二次熔炼，在熔炼末尾采用合理的补缩工艺来减少铸锭冒口深度。上述一次熔炼减少了凝固过程中镍元素的偏析，二次熔炼可以避免熔炼电极的脱开造成“掉弹”现象，可以做成更大规格的铸锭，并且最终铸锭成分均匀。
【专利说明】一种钛镜基形状记忆合金大规格铸锭溶炼方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钛镍基形状记忆合金大规格铸锭熔炼方法，特别涉及一种通过真空中频感应熔炼加真空自耗电极电弧熔炼来获得成分均匀的钛镍基形状记忆合金大规格铸锭的制造方法。
【背景技术】
[0002]钛镍基形状记忆合金具有奇特的形状记忆效应和超弹性、优良的耐磨、耐腐蚀和阻尼性能以及良好的机械性能，其应用范围非常广泛，涉及机械、电子、化工、能源、建筑、医疗和航空航天等领域。钛镍基形状记忆合金材料的制造，铸锭的获得是材料制造的第一步，铸锭成分的均匀性、尺寸大小以及成品率都是重要的研究方向。目前钛镍基形状记忆合金的熔炼有两种方法:一种是通过真空中频熔炼，另一种是真空自耗电极电弧熔炼。前一种方法在成分的均匀性方面比较好，但是合金浇注后铸锭的尺寸规格较小，成品率较低，而且生产效率较低；而后一种方法能够解决大规格铸锭的问题，但钛和镍元素密度差别大，直接进行熔炼所产出的铸锭的成分均匀性较差。
[0003]目前，关于钛镍基形状记忆合金大规格铸锭的熔炼研究较少，大多提出的方法是增大中频感应炉的功率以及容量来实现钛镍基形状记忆合金大规格铸锭的生产，但是中频感应熔炼的浇注成品率还是相对较低，而且重量相比于真空自耗电极电弧熔炼较小。因此，必须寻找一种获得成分均匀、单重大、成品率高的熔炼方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述问题的不足之处，旨在提出一种新型的钛镍合金的熔炼方法，解决了钛镍合金焊接困难、钛镍密度差别大容易出现偏析和严重影响相变温度的问题，达到成分均匀、单重大、成品率高的特点，从而减少钛镍基合金在熔炼过程以及成品冒口的损耗。
[0005]本发明提出一种通过真空中频感应熔炼加真空自耗电极电弧熔炼来获得成分均匀的钛镍基合金大铸锭的制造方法。其特征在于:
[0006]熔炼所使用的原材料为:0级海绵钛、1#电解镍(剪成条状)、其他添加元素可为铬、钴、铜、钒、招、铁、钥、银等元素中的一种或几种,添加量为0.05~5.0wt.%,添加方式为中间合金或单质形式，添加元素可调节材料的相变温度和性能。
[0007]该方法是首先将原材料在真空状态下熔化，温度范围为1300°C~1800°C，精炼时间为15min~60min;然 后浇注方形或圆形成型(见图1)，铸锭两端进行切割(见如图2)，采取该方法避免了钛镍合金直接焊接的问题，可以防止在二次熔炼过程中出现焊点脱落，造成“掉弹”现象；二次熔炼布料(见图3)中对一次锭头和尾进行扣合，对接缝处点焊接后采用真空自耗电极电弧熔炼进行二次熔炼(二次熔炼坩锅根据一次锭形状可以选择方形或圆形)，在熔炼末尾采用合理的补缩工艺来减少铸锭冒口深度。上述一次熔炼减少了凝固过程中镍元素的偏析，二次熔炼可以避免熔炼电极的脱开造成“掉弹”现象，可以做成更大规格的铸锭，并且最终铸锭成分均匀；
[0008]本发明是通过真空中频感应熔炼加真空自耗电极电弧熔炼的制造方法生产钛镍合金铸锭，使用的通用熔炼设备，工业生产实用性很强，并且所产出的铸锭成分均匀性好、成本低、效率高、成品率高。同时解决了二次电极焊接问题，避免出现“掉弹”现象；还有方形铸锭方便板材产品的加工，可以节省工序，提高板材加工成品率和降低总成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为一次铸锭铸模形状；
[0010]图2为一次铸徒铸切割两头后形状；
[0011]图3为二次电极布料示意图；
【具体实施方式】
[0012]下面将结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0013]本发明是一种通过真空中频感应熔炼加真空自耗电极电弧熔炼来获得成分均匀的钛镍基合金大铸锭的制造方法。铸锭的生产方法包括有以下步骤:
[0014]第一步:按照某一合金成分配比，准确称量经过检验合格的原材料(包括海绵钛、电解镍以及其他合金元素)；
[0015]第二步:将称量准确的原材料装入真空中频感应熔炼炉坩埚中，加热到13000C -1800°C之间，熔化完后保持15min-60min精炼，随后浇注入方形或圆形铸模(见图1)，从铸模中取下即为一次铸锭；
`[0016]第三步:将一次方形或圆形铸锭两头进行切割(见图2)，再按照图3布料方式焊接组成二次电极；
[0017]第四步:将二次电极采用真空自耗电极电弧熔炼炉进行二次熔炼，在熔炼最后采用常规钛合金熔炼补缩工艺。取出后即为成分均匀的钛镍基形状记忆合金大规格铸锭。
[0018]实施例1:
[0019]选取成分为Ni:56wt.%，Ti:44wt.%的二元镍钛记忆合金，原材料为O级海绵钛和1#电解镍，称量56kg电解镍和44kg海绵钛(三组)，将每一组全部装入真空中频感应熔炼炉坩埚中。经过抽空(压强小于0.1pa)后，通电加热，将原料加热到1300°C~1800°C之间使其全部熔化，并保持15~60min精炼。随后浇注到圆形铸模中，冷却后取出一次锭，将三个一次铸锭按图2中圆形铸锭尺寸切割，再按图3布料方式焊接组成二次电极。然后，使用真空自耗电极电弧熔炼炉将二次电极熔化，最后冒口部分采用常规钛合金熔炼的补缩工艺。
[0020]在铸锭上中下部成分取样检测结果如表1:
【权利要求】
1.一种钛镍基形状记忆合金大规格铸锭熔炼方法，其特征在于:该方法所适用范围为镍钛基形状记忆合金，铸锭的最终获得是通过真空中频感应熔炼和真空自耗电极电弧熔炼来实现。
2.根据权利要求1所述的一种镍钛基形状记忆合金的大规格铸锭熔炼方法,其特征在于:将真空中频感应熔炼一次锭浇注方形或圆形成型，铸锭两端进行切割；二次熔炼布料中对一次锭头和尾进行扣合，对接缝处点焊接后采用真空自耗电极电弧熔炼进行二次熔炼，在熔炼末尾采用合理的补`缩工艺来减少铸锭冒口深度。
【文档编号】C22B9/20GK103667793SQ201210323355
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月4日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】贾兵然, 牛中杰, 雷亚军, 薛飒, 于孟, 胡琦, 罗斌莉, 田成民 申请人:西安思维金属材料有限公司