鑄造熔煉工藝及穩(wěn)定性:國內(nèi) 鑄造件對鋯及鋯合金的 主要集中在合金的、力學性能和性能等方面,而對其 鑄造及熔煉工藝的 較少。
由于鋯是活性金屬,在高溫下 易被污染,因此為了提高國產(chǎn)鋯材質(zhì)量,滿足 核電和化工等行業(yè)的需求, 鋯及鋯合金 鑄造及熔煉過程中與柑鍋材料的界面反應(yīng)是鑄件和鑄錠質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。對金屬與耐火材料界面反應(yīng)的 多以鈦合金為主,對鋯合金與耐火材料界面反應(yīng)的相關(guān) 報道較少。鋯與鈦同處元素周期表的第IVB族,同為金屬,二者具有很多相似的物理、化學性質(zhì)。因此,結(jié)合鈦合金鑄造用耐火材料的 進展,分析鋯合金 鑄造及熔煉用耐火材料的 現(xiàn)狀,并在此基礎(chǔ)上討論將BaZr03用于鋯及鋯合金熔煉的可行性,以期對工作者在鋯及鋯合金 鑄造及熔煉環(huán)節(jié)的 有所幫助。
鑄造是指將金屬熔化后澆鑄到以耐火材料制成的型殼內(nèi)部,待金屬凝固后脫模清砂而獲得所需的合金制品。利用 鑄造技術(shù)可以鑄造形狀復(fù)雜的鑄件,且成形后接近于零件的較終形狀。但是,由于鑄造時型殼要與合金熔體直接接觸,因此,像鋯及鋯合金這樣熔點高、化學活性強的金屬,型殼材料的選擇是鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵。
鋯及鋯合金熔點為(1852±10)℃,且高溫下化學活性很大,熔融狀態(tài)下能與絕大部分耐火材料發(fā)生反應(yīng),導致合金表面形成一層污染層。為此,選擇不與鋯熔體發(fā)生反應(yīng)的耐火材料作為 鑄造用型殼,是獲得 鋯鑄件的關(guān)鍵??捎糜阡喖皥A盤式腳手架配件的耐火材料主要有石墨、難熔金屬、難熔化合物、氧 化物等。
氧 化物是目前 鑄造技術(shù)中應(yīng)用較廣泛的型殼材料。氧 化物作為型殼材料有很大的優(yōu)點,一方面其導熱率低,保溫性好,可降低合金熔液的冷卻速度,熔液 的充型;另一方面氧 化物在燒結(jié)過程中不會被氧 化,無需真空或氣氛保護,也不易吸附氣體,在高溫下對熔融金屬有 的化學穩(wěn)定性。工業(yè)上常用的氧 化物陶瓷種類很多,但大都不適于用作鈦、鋯這類活潑金屬的鑄型材料。
鋯熔體的活性 強,高溫下具有的吸氣能力,因此鋯合金的熔煉 在真空或氫氣、氦氣等惰性氣體中進行。目前,鋯合金用耐火材料的 主要集中在 鑄造方面,而對于熔煉用耐火材料的 較少。
借鑒鈦等金屬的鑄造與熔煉經(jīng)驗可知,適用于鑄造的耐火材料并不 適用于熔煉。這是由于鑄造時,金屬熔體與耐火材料的接觸時間較短;而熔煉時,金屬熔體需要較高的過熱度,較長的精煉時間,熔體與耐火材料的接觸時間長,對耐火材料的高溫性能要求 高。因此,尋找不與鋯合金熔體反應(yīng)的耐火材料成為感應(yīng)熔煉發(fā)展的難點。