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  • 精密铸造熔炼工艺及稳定性
    发布日期:2018-10-09
    目前,国内精密铸造件对锆及锆合金的研究主要集中在合金的开发、力学性能和抗腐蚀性能等方面,而对其精密铸造及熔炼工艺的研究较少。
    由于锆是活性金属,在高温下极易被污染,因此为了提高国产锆材质量,满足国家核电和化工等行业的需求,研究锆及锆合金精密铸造及熔炼过程中与柑锅材料的界面反应是保证铸件和铸锭质量的重要环节。国内外对高活性金属与耐火材料界面反应的研究多以钛合金为主,对锆合金与耐火材料界面反应的相关研究报道较少。锆与钛同处元素周期表的第IVB族,同为高活性金属,二者具有很多相似的物理、化学性质。因此,结合钛合金铸造用耐火材料的研究进展,分析锆合金精密铸造及熔炼用耐火材料的研究现状,并在此基础上讨论将BaZr03用于锆及锆合金熔炼的可行性,以期对科研工作者在锆及锆合金精密铸造及熔炼环节的研究有所帮助。
    精密铸造是指将金属熔化后浇铸到以耐火材料制成的型壳内部,待金属凝固后脱模清砂而获得所需的合金制品。利用精密铸造技术可以铸造形状复杂的铸件,且成形后接近于零件的较终形状。但是,由于铸造时型壳要与合金熔体直接接触,因此,像锆及锆合金这样熔点高、化学活性强的金属,型壳材料的选择是保证铸件质量的关键。
    锆及锆合金熔点为(1852±10)℃,且高温下化学活性很大,熔融状态下能与绝大部分耐火材料发生反应,导致合金表面形成一层污染层。为此,选择不与锆熔体发生反应的耐火材料作为精密铸造用型壳,是获得高质量锆铸件的关键。可用于锆及圆盘式脚手架配件的耐火材料主要有石墨、难熔金属、难熔化合物、氧 化物等。
    氧 化物是目前国内外精密铸造技术中应用较广泛的型壳材料。氧 化物作为型壳材料有很大的优点,一方面其导热率低,保温性好,可降低合金熔液的冷却速度,保证熔液更好的充型;另一方面氧 化物在烧结过程中不会被氧 化,无需真空或特殊气氛保护,也不易吸附气体,在高温下对熔融金属有一定的化学稳定性。工业上常用的氧 化物陶瓷种类很多,但大都不适于用作钛、锆这类活泼金属的铸型材料。
    锆熔体的活性极强,高温下具有很强的吸气能力,因此锆合金的熔炼必须在真空或氢气、氦气等惰性气体中进行。目前,锆合金用耐火材料的研究主要集中在精密铸造方面,而对于熔炼用耐火材料的研究较少。
    借鉴钛等高活性金属的铸造与熔炼经验可知,适用于铸造的耐火材料并不一定适用于熔炼。这是由于铸造时,金属熔体与耐火材料的接触时间较短;而熔炼时,金属熔体需要较高的过热度,较长的精炼时间,熔体与耐火材料的接触时间长,对耐火材料的高温性能要求更高。因此,寻找不与锆合金熔体反应的耐火材料成为感应熔炼发展的难点。
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