CN101239833A - 氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法 - Google Patents

氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101239833A
CN101239833A CN 200810101791 CN200810101791A CN101239833A CN 101239833 A CN101239833 A CN 101239833A CN 200810101791 CN200810101791 CN 200810101791 CN 200810101791 A CN200810101791 A CN 200810101791A CN 101239833 A CN101239833 A CN 101239833A
Authority
CN
China
Prior art keywords
yttrium oxide
crucible
lithium fluoride
doping lithium
particle diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200810101791
Other languages
English (en)
Other versions
CN100577609C (zh
Inventor
徐惠彬
高明
龚路杰
唐晓霞
张虎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Beijing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN200810101791A priority Critical patent/CN100577609C/zh
Publication of CN101239833A publication Critical patent/CN101239833A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100577609C publication Critical patent/CN100577609C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法，氧化钇掺杂氟化锂坩埚的成分为每100g的氧化钇Y2O3中掺杂有0.5～5g的氟化锂LiF。在用于热压烧结的氧化钇Y2O3粒径为0.01～20μm，氟化锂LiF粒径为0.01～20μm。本发明氧化钇掺杂氟化锂坩埚使用温度为1600～2000℃，且在该温度环境下作为真空熔炼的器具，坩埚内表面未参与活性金属或合金的反应，从而提高了熔体的纯净度。

Description

氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
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活性金属(Ti、Nb、Hf等金属或合金)的坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法。
背景技术
现有真空熔炼高活性金属使用的坩埚材料主要为氧化钙CaO、氧化镁MgO、氮化硼BN、氟化钙CaF2等，坩埚的使用温度一般为1200～1500℃，对于熔炼Ti、Nb、Hf等金属或合金具有一定困难。
氧化钇(Y2O3)陶瓷是一种高性能透明陶瓷，具有优良的耐热、耐腐蚀和高温稳定性。氧化钇的熔点大于2400℃，且在高温下难以与某些活泼金属(如钛、铝等)发生反应，故可作为潜在的熔炼用耐火材料使用。
但工业生产中氧化钇陶瓷造型困难，烧结时体积变化较大，故传统的耐火材料制备工艺中氧化钇仅是以添加剂形式存在，在氧化钇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2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。
发明内容
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钇掺杂氟化锂坩埚，以及采用热压烧结方法制备氧化钇掺杂氟化锂坩埚的工艺。
本发明氧化钇掺杂氟化锂坩埚的成分为每100g的氧化钇Y2O3中掺杂有0.5～5g的氟化锂LiF。
本发明采用热压烧结方法制备氧化钇掺杂氟化锂坩埚的具体步骤如下：
第一步：制浆料
将按目标成分配制的粒径0.01～20μm的Y2O3、粒径0.01～20μm的LiF与无水乙醇混合均匀后制得浆料；
无水乙醇的用量为每100g的氧化钇Y2O3中加入0.05～0.2L。
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1400～1800℃，并在温度1400～1800℃条件下保温5～10h；最后脱模制得氧化钇掺杂氟化锂坩埚。
本发明氧化钇掺杂氟化锂坩埚的优点在于：(1)可使用的温度为1600～2000℃，适用于真空熔炼制备活性金属或合金的熔炼设备；(2)该氧化钇掺杂氟化锂坩埚中的成分不与熔体反应，可以提高熔体的纯净度。
本发明采用热压烧结工艺制氧化钇掺杂氟化锂坩埚的优点在于：(1)造形简单；(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是采用本发明氧化钇掺杂氟化锂坩埚在真空热处理炉内熔炼的Ti合金的XRD图。
图2是热压设备的简示图。
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。
本发明氧化钇掺杂氟化锂坩埚的成分为每100g的氧化钇Y2O3中掺杂有0.5～5g的氟化锂LiF。
在本发明中，制备氧化钇掺杂氟化锂坩埚所需的氧化钇Y2O3为粒径0.01～20μm的细粉，氟化锂LiF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钇掺杂氟化锂坩埚的具体步骤如下：
第一步：制浆料
将按目标成分配制的粒径0.01～20μm的Y2O3、粒径0.01～20μm的LiF与无水乙醇混合均匀后制得浆料；
无水乙醇的用量为每100g的氧化钇Y2O3中加入0.05～0.2L。
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1400～1800℃，并在温度1400～1800℃条件下保温5～10h；最后脱模制得氧化钇掺杂氟化锂坩埚。
将上述制得的氧化钇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1600～2000℃下，熔炼高活性金属如Ti、Nb、Hf等金属或合金。
在本发明中，使用的氧化钇Y2O3粉材也可以是多级粒径的级配粉，即第一级氧化钇Y2O3粉材粒径为0.01～0.5μm、第二级氧化钇Y2O3粉材粒径为0.5～2μm、第三级氧化钇Y2O3粉材粒径为2～6μm、第四级氧化钇Y2O3粉材粒径为6～20μm。由于不同粒径的氧化钇Y2O3粉材在混合配制过程中小颗粒进入大颗粒的空隙中，从而可以增加致密度，减少了高温烧结的体积变化。
实施例1：
制一个能熔0.5Kg钛Ti合金的氧化钇掺杂氟化锂坩埚
该氧化钇掺杂氟化锂坩埚的目标成分为368g的氧化钇Y2O3中掺杂有17g的氟化锂LiF。
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％粒径在4.8μm的Y2O3、80％粒径5.0μm的LiF与无水乙醇混合均匀后制得浆料；无水乙醇的用量为0.5L；
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钇掺杂氟化锂坩埚。
采用上述的目标成分氧化钇掺杂氟化锂坩埚进行真空熔炼Ti合金。将0.5Kg的Ti合金块材放入坩埚内，然后将坩埚与材料一并安装在真空热处理炉(261W真空热处理炉，德国普发拓普公司)内；调节熔炼工艺参数：抽真空至2.4×10-2Pa，熔炼温度1600℃，并在1600℃温度下保温20min后，随炉冷却至室温(25℃)后取出；并对坩埚进行检测，发现坩埚内表面未参与Ti合金的反应，经对Ti合金进行XRD测试，其中不含Y2O3成分。如图1中所示，不含Y元素或Y2O3的衍射峰。
实施例2：
制一个能熔0.5Kg钛Ti合金的多级配粉氧化钇掺杂氟化锂坩埚
该氧化钇掺杂氟化锂坩埚的目标成分为368g的氧化钇Y2O3中掺杂有17g的氟化锂LiF。
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
按目标成分配制选取0.02μm第一级Y2O3细粉、1μm第二级Y2O3细粉、5μm第三级Y2O3细粉、15μm第四级Y2O3细粉，其中，第一级Y2O3细粉占总Y2O3粉量的5％，第二级Y2O3细粉占总Y2O3粉量的20％，第三级Y2O3细粉占总Y2O3粉量的30％，第四级Y2O3细粉占总Y2O3粉量的45％；80％粒径5.0μm的LiF与无水乙醇混合均匀后制得浆料；无水乙醇的用量为0.5L；
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80℃，干燥时间10h；
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10MPa，升温速率6℃/min，烧结温度1700℃，并在温度1700℃条件下保温6h；最后脱模制得目标成分的氧化钇掺杂氟化锂坩埚。
采用上述的目标成分氧化钇掺杂氟化锂坩埚进行真空熔炼Ti合金。将0.5Kg的Ti合金块材放入坩埚内，然后将坩埚与材料一并安装在真空热处理炉(261W真空热处理炉，德国普发拓普公司)内；调节熔炼工艺参数：抽真空至2.4×10-2Pa，熔炼温度1600℃，并在1600℃温度下保温20min后，随炉冷却至室温(25℃)后取出；并对坩埚进行检测，发现坩埚内表面未参与Ti合金的反应，Ti合金中不含Y2O3成分。本实例采用级配粉进行热压烧结制坩埚，烧结后的坩埚尺寸比实施例1制得的坩埚变形量有所减小，即实施例2制得的坩埚收缩率是实施例1制得的坩埚收缩率的50％左右。
实施例3：
制一个能熔1Kg铪Hf合金的氧化钇掺杂氟化锂坩埚
该氧化钇掺杂氟化锂坩埚的目标成分为550g的氧化钇Y2O3中掺杂有25.4g的氟化锂LiF。
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％粒径在15μm的Y2O3、80％粒径10μm的LiF与无水乙醇混合均匀后制得浆料；无水乙醇的用量为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80℃，干燥时间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1750℃，并在温度1750℃条件下保温5h；最后脱模制得目标成分的氧化钇掺杂氟化锂坩埚。
采用上述的目标成分氧化钇掺杂氟化锂坩埚进行真空熔炼铪Hf合金。将0.5Kg的铪Hf合金块材放入坩埚内，然后将坩埚与材料一并安装在真空热处理炉(261W真空热处理炉，德国普发拓普公司)内；调节熔炼工艺参数：抽真空至1.9×10-2Pa，熔炼温度1700℃，并在1700℃温度下保温15min后，随炉冷却至室温(25℃)后取出；并对坩埚进行检测，发现坩埚内表面未参与铪Hf合金的反应，经对铪Hf合金进行XRD测试，其中不含Y2O3成分。
实施例4：
制一个能熔1Kg铌Nb合金的氧化钇掺杂氟化锂坩埚
该氧化钇掺杂氟化锂坩埚的目标成分为552g的氧化钇Y2O3中掺杂有25.5g的氟化锂LiF。
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％粒径在15μm的Y2O3、80％粒径10μm的LiF与无水乙醇混合均匀后制得浆料；无水乙醇的用量为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100℃，干燥时间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19MPa，升温速率5℃/min，烧结温度1750℃，并在温度1750℃条件下保温5h；最后脱模制得目标成分的氧化钇掺杂氟化锂坩埚。
采用上述的目标成分氧化钇掺杂氟化锂坩埚进行真空熔炼Nb合金。将0.5Kg的Nb合金块材放入坩埚内，然后将坩埚与材料一并安装在真空热处理炉(261W真空热处理炉，德国普发拓普公司)内；调节熔炼工艺参数：抽真空至1×10-3Pa，熔炼温度1950℃，并在1950℃温度下保温30min后，随炉冷却至室温(25℃)后取出；并对坩埚进行检测，发现坩埚内表面未参与Nb合金的反应，经对Nb合金进行XRD测试，其中不含Y2O3成分。

Claims (4)

1、一种氧化钇掺杂氟化锂坩埚，其特征在于：氧化钇掺杂氟化锂坩埚的成分为每100g的氧化钇Y2O3中掺杂有0.5～5g的氟化锂LiF。
2、根据权利要求1所述的氧化钇掺杂氟化锂坩埚，其特征在于：氧化钇掺杂氟化锂坩埚使用温度为1600～2000℃。
3、采用热压烧结工艺制备如权利要求1所述的氧化钇掺杂氟化锂坩埚的方法，其特征在于有下列步骤：
第一步：制浆料
将按目标成分配制的粒径0.01～20μm的Y2O3、粒径0.01～20μm的LiF与无水乙醇混合均匀后制得浆料；
无水乙醇的用量为每100g的氧化钇Y2O3中加入0.05～0.2L。
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1400～1800℃，并在温度1400～1800℃条件下保温5～10h；最后脱模制得氧化钇掺杂氟化锂坩埚。
4、根据权利要求3所述的采用热压烧结工艺制氧化钇掺杂氟化锂坩埚的方法，其特征在于：在第一步骤中使用的氧化钇Y2O3粉材是多级粒径的级配粉，即第一级氧化钇Y2O3粉材粒径为0.01～0.5μm、第二级氧化钇Y2O3粉材粒径为0.5～2μm、第三级氧化钇Y2O3粉材粒径为2～6μm、第四级氧化钇Y2O3粉材粒径为6～20μm。
CN200810101791A 2008-03-12 2008-03-12 氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法 Expired - Fee Related CN100577609C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810101791A CN100577609C (zh) 2008-03-12 2008-03-12 氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810101791A CN100577609C (zh) 2008-03-12 2008-03-12 氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101239833A true CN101239833A (zh) 2008-08-13
CN100577609C CN100577609C (zh) 2010-01-06

Family

ID=39931724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810101791A Expired - Fee Related CN100577609C (zh) 2008-03-12 2008-03-12 氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100577609C (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105732061A (zh) * 2016-03-11 2016-07-06 江苏航泰新材料有限公司 氧化锆掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
CN105819853A (zh) * 2016-03-11 2016-08-03 江苏航泰新材料有限公司 氧化锆掺杂氧化镧坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
CN110538478A (zh) * 2018-10-29 2019-12-06 天津包钢稀土研究院有限责任公司 一种高品质无水稀土卤化物提纯装置
CN115894030A (zh) * 2023-01-13 2023-04-04 武汉科技大学 一种致密氧化钇材料及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105732061A (zh) * 2016-03-11 2016-07-06 江苏航泰新材料有限公司 氧化锆掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
CN105819853A (zh) * 2016-03-11 2016-08-03 江苏航泰新材料有限公司 氧化锆掺杂氧化镧坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
CN110538478A (zh) * 2018-10-29 2019-12-06 天津包钢稀土研究院有限责任公司 一种高品质无水稀土卤化物提纯装置
CN115894030A (zh) * 2023-01-13 2023-04-04 武汉科技大学 一种致密氧化钇材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100577609C (zh) 2010-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100586901C (zh) 氧化镧掺杂氧化钇坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
CN102173813B (zh) 一种含硼化锆复相陶瓷材料的制备方法
CN108947542B (zh) 陶瓷粉末原料直接闪烧成型制备方法
CN102633505A (zh) 一种高纯度max相陶瓷粉体的制备方法
CN102115332B (zh) 一种高强度β-SiAlON陶瓷及其无压烧结制备方法
CN105541341A (zh) 一种添加复合助剂制备高致密度氮化硅陶瓷的方法
CN103601473B (zh) 一种高纯度、高致密度氧化镁陶瓷
CN112830785A (zh) 一种层状高熵双硼碳化物陶瓷粉体及其制备方法
CN101468918A (zh) 高纯硼化锆/硼化铪粉体及其超高温陶瓷靶材的制备方法
CN105859301B (zh) 一种氮化硅陶瓷及其制备方法
CN100577609C (zh) 氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
CN104761251B (zh) 一种制备镁铝尖晶石的反应烧结方法
CN103601498A (zh) 一种Ti3AlC2 陶瓷粉料的制备方法
CN101239834B (zh) 氧化钇掺杂氧化锆坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
CN102825259A (zh) 一种用氢化钛粉制备TiAl金属间化合物粉末的方法
CN103820691B (zh) 一种FeAl/TiC复合材料的常压烧结制备方法
CN102653470B (zh) 铬二铝碳陶瓷靶材及其真空热压制备方法
CN108863343A (zh) 一种脱脂-烧结一体式生产ito靶材的方法
CN105924175B (zh) 一种细晶碳化硼陶瓷及其制备方法
CN100371300C (zh) 热压制备高纯度碳化铝钛块体材料的方法
CN101239832B (zh) 氧化钇掺杂氧化钕坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
CN103848627A (zh) 一种氮化硅陶瓷
CN105913888B (zh) 一种高温气冷堆控制棒用核级碳化硼芯块制备方法
CN104831352B (zh) 一种高纯高致密（LaxSm1‑x）B6多晶阴极材料及其制备方法
CN102392149B (zh) 一种微波烧结制备纳米稀土改性钢结硬质合金的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100106

Termination date: 20110312