CN101037741A - 真空级铝钼硅合金 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于冶炼用的中间合金。一种真空级铝钼硅合金，其特征在于：该合金无偏析、夹渣、结构致密，其组成以重量百分比计为：Mo为40～63％、Si为4.0～5.0％、O≤0.015％、H≤0.002％、N≤0.006％、C≤0.06％、Fe≤0.10％、Al为余量。本发明解决非真空级铝硅合金成份偏析严重、合金夹渣、不致密、气体杂质含量高的技术问题，其次解决合金钼含量偏低的技术问题。
Description
技术领域：
本发明是关于合金，尤其是关于作为冶炼用的中间合金的真空级铝钼硅合金。
背景技术：
合金材料随冶炼技术的发展和市场的需求而日新月异。在合金材料的冶炼过程中，常使用中间合金使熔炼过程稳定，容易控制操作。2005年6月22日公开号为CN1629331A名称为“一种铝钼硅中间合金及其制备方法”的发明专利申请，公开了一种按重量百分比计的组成为：Mo38～48％，Si3.5～4.5％，Al为余量的铝钼硅中间合金，采用镁屑炉外点火冶炼法，将配料重量组成以Al为1kg计，工业Si为0.034～0.044kg、MoO3为0.781～0.935kg、CaF2为0.36～0.42kg、KClO3为0.149～0.174kg的原料在30～60℃温度下装炉，经点火、冶炼后，冷却出炉的制备方法。该铝钼硅中间合金比现有的铝钛稀土化合物型中间合金(专利申请号94112628.5)相比，其抗氧化性能较好，而且适应面广，可满足现代钛合金生产多样化的要求。但该铝钼硅中间合金的钼含量还偏低，更主要的其成份偏析严重、合金中夹渣(见图1)，并且它是一种铝基合金，其一步法的冶炼过程短，仅二十秒左右，其中气体杂质不易逸出，特别是氢气、氮气和氧气含量较高，合金的晶格粗、不致密，不适宜于制备高等级的钛合金。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种真空级铝钼硅合金及其制备方法，解决非真空级铝钼硅合金成份偏析严重、合金夹渣、不致密、气体杂质含量高的技术问题，其次为解决钼含量偏低的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：
一种真空级铝钼硅合金，其特征在于：该合金无偏析、夹渣、结构致密，其组成以重量百分比计为：Mo为40～63％、Si为4.0～5.0％、O≤0.015％、H≤0.002％、N≤0.006％、C≤0.06％、Fe≤0.10％、Al为余量。
一种上述真空级铝钼硅合金的制备方法，其特征在于：为炉外铝热冶炼和继后的真空熔炼的二步法；炉外铝热冶炼时原料装炉温度为室温，配料重量组成以Al为1kg计，MoO3为0.75～1.28kg、Si为0.048～0.08kg、CaF2为0.4～0.82kg、KClO3为0～0.2kg；真空熔炼的熔炼温度为1450～1600℃，真空度≤0.67Pa，炉料全部熔化后在1500℃以上的高温短时沸腾精炼6～15分钟，并在真空条件下进行合金的浇铸。
进一步：真空熔炼时，待炉内炉料熔化1/4～2/5时，充入氩气，使炉内压力保持在50～80Pa内，防止炉内溶液过于沸腾。
再进一步：合金浇铸的温度为1480℃～1550℃，浇注速度V≤2.5/D公分/分钟。
更进一步：浇铸后的合金应在真空状态下保温3小时以上方可破真空出炉。
本发明的有益效果是：
1.合金成分均匀，且钼含量高于现有技术冶炼的铝钼硅合金，能开发出新的钛合金或其它合金，扩大了该中间合金的用途。
2.由于采用二步法，与现有的一步法(即炉外法冶炼)相比，所获得的中间合金成份更均匀、稳定，合金致密，无氧化膜和夹渣(参见图2所示)，尤其是气体杂质的含量特别低，这对于易含氢气等气体杂质的铝基合金来说有重大意义，因此十分有利于制备高等级的钛合金。
附图说明：
图1是由炉外加热法冶炼的铝钼硅合金金相照片(放大180倍)。
图2是本发明真空级铝钼硅合金的金相照片(放大180倍)。
具体实施方式：
本发明是一种合金成份均匀、钼含量高和气体杂质低的以铝为基础的真空级铝钼硅中间合金，其组成以重量百分比计为：Mo为40～60％、Si为4.0～5.0％、C≤0.06％、O≤0.015％、H≤0.002％、N≤0.006％、Fe≤0.10％、Al为余量。该铝钼硅中间合金为由炉外法冶炼和真空熔炼二步法制备；该炉外法冶炼阶段与现有铝钼硅合金的制备方法基本相同，需要先将原料烘干、在室温下装炉、并用点火剂炉外点火，而有差异之处则在于原料烘干温度为80～90℃，烘干时间应不少于36小时，主要使用铝粉屑为点火剂，也可以使用镁粉屑为点火剂。本发明装炉时的配料组成与现有技术有明显的区别，而且它还需经真空冶炼，具体配料视中间合金中要求钼含量的多少，以Al为1kg计，其它原料在下述的范围作适当的调整：
MoO3为0.75～1.28kg、Si为0.048～0.08kg、CaF2为0.4～0.8kg、KClO3为0～0.2kg；
本发明在第一步炉外加热法冶炼获得初步产品后，再将其置入真空感应炉内进行第二步的真空熔炼，熔炼温度为1450～1600℃，真空度≤0.67Pa，其中，当炉料熔化1/4至2/5时，可充入氩气，使炉内压力保持在50～80Pa内，以防止炉内溶液过于沸腾。直至炉料全部熔化完后，使熔化炉内进入短时间的高温沸腾精炼，该精炼的时间为6～15分钟，温度应≥1500℃，直至合金液面平静，无气泡逸出，然后在合金溶液温度为1480℃～1550℃时，以V≤2.5/D(公分/分钟)的速度在高真空下带电浇铸，公式中D为铸锭的直径(cm)。
浇铸完后铸锭应在真空状态下保温3小时或3小时以上，方可破真空出炉，以防止合金氧化。
以下就几个制备配料和成品组成的实施例对本发明作进一步说明：
实施例1.
配料重量组成以Al为1kg计，MoO3为0.75kg、Si为0.052kg、CaF2为0.42kg、KClO3为0.18kg；
成品组成重量百分比：Mo为40.0％、Si为4.31％、C为0.05％、Fe为0.05％、H为0.0012％、N为0.004％、O为0.011％、Al为余量。
实施例2.
配料重量组成以Al为1kg计，MoO3为0.81kg、Si为0.050kg、CaF2为0.46kg、KClO3为.0.19kg；
成品组成重量百分比：Mo为42.0％、Si为4.23％、C为0.05％、Fe为0.05％、H为0.0012％、N为0.004％、O为0.011％、Al为余量。
图2为本实施例放大180倍的金相图，从图中可见，本发明的合金无偏析、夹渣、结构致密。
实施例3.
配料重量组成以Al为1kg计，MoO3为0.99kg、Si为0.057kg、CaF2为0.36kg；
成品组成重量百分比：Mo为50.8％、Si为4.32％、C为0.06％、Fe为0.05％、H为0.0014％、N为0.005％、O为0.013％、Al为余量。
实施例4.
配料重量组成以Al为1kg计，MoO3为1.28kg、Si为0.053kg、CaF2为0.63kg；
成品组成重量百分比：Mo为63％、Si为4.36％、C为0.05％、Fe为0.05％、H为0.0015％、N为0.005％、O为0.015％、Al为余量。
本发明可在第一步炉外加热法冶炼获得初步产品进行检测后，根据检测的结果可在进行第二步真空冶炼时，加入适量的配料对产品的成份进行精确的调整。
Claims (6)
1、一种真空级铝钼硅合金，其特征在于：该合金无偏析、夹渣、结构致密，其组成以重量百分比计为：Mo为40～63％、Si为4.0～5.0％、O≤0.015％、H≤0.002％、N≤0.006％、C≤0.06％、Fe≤0.10％、Al为余量。
2、一种上述真空级铝钼硅合金的制备方法，其特征在于：为炉外铝热冶炼和继后的真空熔炼的二步法；炉外铝热冶炼时原料装炉温度为室温，配料重量组成以Al为1kg计，MoO3为0.75～1.28kg、Si为0.048～0.08kg、CaF2为0.4～0.82kg、KClO3为0～0.2kg；真空熔炼的熔炼温度为1450～1600℃，真空度≤0.67Pa，炉料全部熔化后在1500℃以上的高温短时沸腾精炼6～15分钟，并在真空条件下进行合金的浇铸。
3、根据权利要求2所述的真空级铝钼硅合金的制备方法，其特征在于：真空熔炼时，待炉内炉料溶化1/4～2/5时，充入氩气，使炉内压力保持在50～80Pa内，防止炉内溶液过于沸腾。
4、根据权利要求2所述的真空级铝铜硅合金的制备方法，其特征在于：合金浇铸的温度为1480℃～1550℃，浇注的速度V≤2.5/D公分/分钟。
5、根据权利要求3所述的真空级铝铜硅合金的制备方法，其特征在于：合金浇铸的温度为1480℃～1550℃，浇注的速度V≤2.5/D公分/分钟。
6、根据权利要求2、3、4或5所述的真空级铝铜硅合金的制备方法，其特征在于：浇铸后的合金铸锭应在真空状态下保温3小时或3小时以上方可破真空出炉。
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