技术领域本发明涉及一种金属熔炼设备，更特别地说，是指一种能够用于真空熔炼高温合金的坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法。
背景技术：
现有真空熔炼高温合金使用的坩埚材料主要为氧化钙、氧化镁等，坩埚的使用温度一般为1200～1500℃，对于超纯净高温高真空熔炼具有一定困难。氧化锆(ZrO2)陶瓷具有优良耐热、耐腐蚀和高温稳定性。氧化锆的熔点大于2600℃，且在高温下难以与某些活泼金属发生反应，故可作为潜在的熔炼用耐火材料使用。但工业生产中氧化锆陶瓷造型困难，烧结时体积变化较大，故传统的耐火材料制备工艺中氧化锆仅是以添加剂形式存在，在氧化锆陶瓷中固相体积分数不到25%，大大降低了产品的使用温度。一般的热压设备（参见图1所示）包括有密封圈1、石磨毡2、加热线圈3、炉体4、压坯5、石磨模具6、电源7。热压烧结（Hot-Pressing，HP）是在烧结过程中同时施加一定的外力（一般压力在10～40MPa之间，取决与石磨模具材料所能承受的强度），使材料加速流动、重排和致密化。通常热压烧结温度要比常压烧结温度低100℃左右，视不同对象及有无液相生成而异。可以预成型或把粉末直接装于模腔内，工艺简单。热压烧结通常获得的制品密度较高，可达理论密度的99%以上，由于在较低的温度下烧结，抑制了晶粒的生长，所得的烧结体晶粒较细，且有较高的强度。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种能够适用于真空熔炼高活性金属或合金的氧化锆掺杂氟化锂坩埚，以及采用热压烧结方法制备氧化锆掺杂氟化锂坩埚的工艺。本发明所揭示的一种氧化锆掺杂氟化锂坩埚，所述氧化锆掺杂氟化锂坩埚的成分为每100g的氧化锆中掺有0.5～10g的氟化锂。氧化锆掺杂氟化锂坩埚使用温度不大于1800℃本发明采用热压烧结方法制备氧化锆掺杂氟化锂坩埚的具体步骤如下：第一步：制浆料将按目标成分配置的粒径0.01～20μm的氧化锆、粒径0.01～20μm的氟化锂与无水乙醇混合均匀后制得浆料；其中氟化锂的用量为每100g的氧化锆中掺杂有0.5～10g的氟化锂，无水乙醇的用量为每100g的氧化锆中加入0.05～0.1L；第二步：烘干制坯料将第一步骤中制得的浆料在干燥箱中烘干制得坯料，干燥温度60～100℃，干燥时间8～15h；第三步：热压烧结制坩埚将第二步制得的坯料放入热压设备的模腔中，盖上压坯，调节压力至10～20MPa，升温速率5～10℃/min,烧结温度1400～1600℃，并在温度1400～1600℃条件下保温5～10h，最后脱模制得氧化锆掺杂氟化锂坩埚。所述氧化锆粉材也可以是多级粒径的级配粉，即第一级氧化锆粉材粒径为0.01～0.5μm、第二级氧化锆粉材粒径为0.5～2μm、第三级氧化锆粉材粒径为2～6μm、第四级氧化锆粉材粒径为6～20μm。由于不同粒径的氧化锆粉材在混合配制过程中小颗粒进入大颗粒的空隙中，从而可以增加致密密度，减少了高温烧结的体积变化。本发明氧化锆掺杂氟化锂坩埚的优点在于：（1）可使用的温度为小于1800℃，适用于真空熔炼制备活性金属或合金的熔炼设备；（2）该氧化锆掺杂氟化锂坩埚可以提高熔体的纯净度。本发明采用热压烧结方法制备氧化锆掺杂氟化锂坩埚的优点在于：(1)造型简单；（2）制得的坩埚内表面光洁度高；（3）烧结过程中工艺参数可控。附图说明图1是现有热压设备的简示图。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。本发明氧化锆掺杂氟化锂坩埚的成分为每100g的氧化锆中掺有0.5～10g的氟化锂，其使用温度不大于1800℃。在本发明中，制备氧化锆掺杂氟化锂坩埚所需的氧化锆为粒径0.01～20μm的细粉，氟化锂为粒径0.01～20μm的细粉。在本发明中，采用热压烧结方法制备氧化锆掺杂氟化锂坩埚的具体步骤如下：第一步：制浆料将按目标成分配置的粒径0.01～20μm的氧化锆、粒径0.01～20μm的氟化锂与无水乙醇混合均匀后制得浆料；其中氟化锂的用量为每100g的氧化锆中掺杂有0.5～10g的氟化锂，无水乙醇的用量为每100g的氧化锆ZrO2中加入0.05～0.3L；第二步：烘干制坯料将第一步骤中制得的浆料在干燥箱中烘干制得坯料，干燥温度60～100℃，干燥时间8～15h；第三步：热压烧结制坩埚将第二步制得的坯料放入热压设备的模腔中，盖上压坯，调节压力至10～20MPa，升温速率5～10℃/min,烧结温度1400～1600℃，并在温度1400～1600℃条件下保温5～10h，最后脱模制得氧化锆掺杂氟化锂坩埚。将上述制得的氧化锆掺杂氟化锂坩埚放入真空熔炼设备中，并将活性金属块放入坩埚内，在真空（真空度10～1×10-3Pa）或惰性气氛（氩气、氦气、氖气）下，熔炼温度1800℃以下，熔炼高温合金。在本发明中，使用的氧化锆粉材也可以是多级粒径的级配粉，即第一级氧化锆粉材粒径为0.01～0.5μm、第二级氧化锆粉材粒径为0.5～2μm、第三级氧化锆粉材粒径为2～6μm、第四级氧化锆粉材粒径为6～20μm。由于不同粒径的氧化锆粉材在混合配制过程中小颗粒进入大颗粒的空隙中，从而可以增加致密密度，减少了高温烧结的体积变化。下面以具体实施例对本发明的内容做详细阐述。实施例1制一个能容10kg高温合金的氧化锆掺杂氟化锂坩埚该氧化锆掺杂氟化锂坩埚的目标成分为3680g的氧化锆中掺杂有184g的氟化锂。采用热压烧结制备目标成分的坩埚步骤如下：第一步：制浆料将按目标成分配制的80%的粒径在4.8μm的氧化锆、80%的粒径5.0μm的氟化锂与5L无水乙醇混合均匀后制得浆料；第二步：烘干制坯料将第一步骤中制得的浆料在恒温烘干箱烘干制得坯料，烘干温度60℃，烘干时间15h；第三步：热压烧结制坩埚将第二步制得的坯料放入热压设备的模腔中，盖上压坯，调节压力至15MPa，升温速率10℃/min，烧结温度1600℃，并在温度1600℃条件下保温8h；最后脱模制得目标成分的氧化锆掺杂氟化锂坩埚。采用上述目标成分氧化锆掺杂氟化锂坩埚进行真空熔炼DD6单晶高温合金。将7kg的原料块材放入坩埚内，然后将坩埚与材料一并安装在真真空感应熔炼炉内；调节熔炼工艺参数：抽真空至2.4×10-2Pa，熔炼温度1800℃，经精炼后降温浇注在石墨锭模中，使用Optima8000DVICP-OES电感耦合等离子体发射光谱元素分析仪检测合金锭成分，氧含量小于3ppm，氮含量小于5ppm，氢含量小于1ppm。实施例2制一个能容200kg高温合金的氧化锆掺杂氟化锂坩埚该氧化锆掺杂氟化锂坩埚的目标成分为5500g的氧化锆中掺杂有550g的氟化锂。采用热压烧结制备目标成分的坩埚步骤如下：第一步：制浆料将按目标成分配制的90%的粒径在15μm的氧化锆、80%粒径10μm的氟化锂与10L无水乙醇混合均匀后制得浆料；第二步：烘干制坯料将第一步骤中制得的浆料在恒温烘干箱烘干制得坯料，烘干温度80℃，烘干时间8h；第三步：热压烧结制坩埚将第二步制得的坯料放入热压设备的模腔中，盖上压坯，调节压力至15MPa，升温速率5℃/min，烧结温度1400℃，并在温度1400℃条件下保温5h，最后脱模制得目标成分的氧化锆掺杂氟化锂坩埚。采用上述目标成分氧化锆掺杂氟化锂坩埚进行真空熔炼DZ125高温合金。将160kg的原料合金块材放入坩埚内，然后将坩埚与材料一并安装在真空感应熔炼炉内；调节熔炼工艺参数：抽真空至1.9×10-2Pa,熔炼温度1600℃，精炼后浇注到低碳钢锭模，采使用Optima8000DVICP-OES电感耦合等离子体发射光谱元素分析仪检测合金锭成分，氧含量小于5ppm，氮含量小于5ppm，氢含量小于1ppm。