专利名称：一种钛及钛合金熔炼坩埚材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钛及钛合金熔炼坩埚材料及由该材料制成坩埚的制造方法，属耐高温熔炼材料技术领域。
背景技术：
由于钛的熔点高和化学性质非常活泼，在其熔炼时液态钛几乎能与所有坩埚用耐火材料如氧化锆、氧化镁、氧化硅和氧化铝均发生反应，因此，导致其熔炼不能采用感应炉熔炼。目前工业上钛及钛合金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。真空电弧凝壳炉熔炼时先在铜坩埚壁上凝固一薄层“凝壳”，起到保护钛液不被坩埚材料污染和隔热作用，以便在坩埚内形成一个熔池。由于水冷铜坩埚冷却很快和形成凝壳使钛液温度场不均匀，加上钛合金在液态保持时间短，使得浇注后钛合金铸件成分不均匀。成分不均匀对合金的性能影响很大，如钛镍形状记忆合金的相变点对成分很敏感。真空电弧凝壳炉熔炼与真空感应炉熔炼相比能耗大，熔炼每公斤钛合金耗电40～60KW。为解决上述问题，有人提出用氧化钙作钛及钛合金熔炼坩埚。但氧化钙很难烧结成型，而且在空气下易于水解。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛及钛合金熔炼坩埚材料。
本发明的另一目的是提供一种钛及钛合金熔炼坩埚的制造方法。
本发明的任务是这样实现的一种钛及钛合金熔炼坩埚材料，其特征是该材料组成如下氮化硼和适量的助熔剂；所述助熔剂至少包含以下化合物中的两种，即氧化锆、氧化镁、氧化硼和氧化铝；所述助熔剂的用量为氮化硼重量的0.5～5％。
钛及钛合金熔炼坩埚可以这样制造用氮化硼粉和0.5～5％重量比的助熔剂混合均匀，经冷等静压压制成坩埚毛坯，在1600～1800℃下烧结0.8～2小时，即可得坩埚成品。
由于用本发明采用了两种或以上的氧化物为助熔剂，其效果明显优于不加或只加一种氧化物为助熔剂的钛及钛合金熔炼坩埚材料。可以提高经冷等静压压制成坩埚毛坯的密度和压坯中密度分布的均匀性，使坩埚毛坯在烧结时粘结面扩大，降低气孔率，提高烧结程度和烧结体强度，因而提高坩埚机械强度(常温耐压强度、高温耐压强度)、热物理性质(线性热膨胀系数、有效热导率)、抗金属熔体化学侵蚀能力和耐火度。
用本发明的坩埚可以进行钛及钛合金的真空感应炉熔炼，熔炼浇注的合金成分均匀，与真空电弧凝壳炉熔炼相比熔炼耗电能降低2～3KW/Kg。坩埚有很好的抗水解能力，在大气下很稳定，熔炼时在高温下与钛不发生反应，不与合金粘结。
具体实施例方式
现将本发明的实施例叙述于后。
实施例一用氮化硼粉和适量的助熔剂混合均匀，助熔剂(重量％)分别为0.5％氧化锆、1％氧化镁和1.5％氧化硼。经冷等静压压制成坩埚毛坯，在1800℃下烧结1小时，即可得熔炼坩埚成品。将此熔炼坩埚用于1000Hz的真空中频感应炉熔炼中，熔炼浇注10公斤钛镍形状记忆合金耗电能24KW，熔炼时在高温下与钛不发生反应，不与合金粘结。熔炼浇注后的合金成分均匀，性能稳定。
实施例二用氮化硼粉和适量的助熔剂混合均匀，助熔剂(重量％)分别为1.5％氧化锆、1.5％氧化硼和1％氧化铝。经冷等静压压制成坩埚毛坯，在1700℃下烧结1.5小时，即可得熔炼坩埚成品。将此熔炼坩埚用于1000Hz的真空中频感应炉熔炼中，熔炼浇注10公斤钛镍形状记忆合金耗电能27KW，熔炼时在高温下与钛不发生反应，不与合金粘结。熔炼浇注后的合金成分均匀，性能稳定。
实施例三用氮化硼粉和适量的助熔剂混合均匀，助熔剂(重量％)分别为1.5％氧化锆和0.5％氧化硼。经冷等静压压制成坩埚毛坯，在1800℃下烧结1小时，即可得熔炼坩埚成品。将此熔炼坩埚用于1000Hz的真空中频感应炉熔炼中，熔炼浇注10公斤钛合金耗电能25KW，熔炼时在高温下与钛不发生反应，不与合金粘结。熔炼浇注后的合金成分均匀，性能稳定。
权利要求
1.一种钛及钛合金熔炼坩埚材料，其特征是该材料组成如下氮化硼和适量的助熔剂；所述助熔剂至少包含以下化合物中的两种，即氧化锆、氧化镁、氧化硼和氧化铝；所述助熔剂的用量为氮化硼重量的0.5～5％。
2.如权利要求1所述的钛及钛合金熔炼坩埚材料，其特征在于所述助熔剂的用量(重量％)分别为氧化锆0.5～5％、氧化镁0.5～5％、氧化硼0.5～5％和氧化铝0.5～5％。
3.如权利要求1所述的钛及钛合金熔炼坩埚材料所制成的熔炼坩埚的制造方法，其特征是包括以下工艺步骤用氮化硼粉和0.5～5％重量比的助熔剂混合均匀，经冷等静压压制成坩埚毛坯，在1600～1800℃下烧结0.8～2小时，即可制得熔炼坩埚。
4.如权利要求2所述的熔炼坩埚的制造方法，其特征是所述助熔剂的用量(重量％)分别为氧化锆0.5～5％、氧化镁0.5～5％、氧化硼0.5～5％和氧化铝0.5～5％。
全文摘要
本发明涉及一种钛及钛合金熔炼坩埚材料及熔炼坩埚的制造方法，坩埚材料由氮化硼和适量的助熔剂组成。用本发明的坩埚可以进行钛及钛合金的真空感应炉熔炼，熔炼浇注的合金成分均匀，熔炼耗电能低2～3KW/Kg。坩埚稳定好，在高温下与钛不发生反应，且不与合金粘结。
文档编号F27B14/10GK1583670SQ200410025119
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月11日 优先权日2004年6月11日
发明者毛协民, 张金龙, 李迎超 申请人:上海大学