[发明专利]一种NbZr10合金铸锭的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种NbZr10合金铸锭的制备方法领域。

背景技术

NbZr10合金是铌合金中最新开发的一种合金，由于其独特的性能，已应用于真空溅射的建筑玻璃，太阳能，光伏的镀膜，具有很大的市场前景和经济效益。由于用于制备NbZr10合金铸锭中的铌的比重为8570kg/㎡，熔点为2477℃，具有比重大及熔点高，一般采用电子轰击炉熔炼常用的铌合金铸锭，但在采用常规的电子轰击炉熔炼制备NbZr10合金铸锭时，由于铌和锆的原子半径相差较大，会导致所制备的NbZr10合金的成分偏析严重，均匀性差，NbZr10合金铸锭直径小（直径<200mm），无法满足对NbZr10合金铸锭的质量及尺寸要求。由于用于制备NbZr10合金铸锭中的锆的比重为6500kg/㎡，熔点1886℃，一般采用真空电炉自耗炉熔炼常用的锆合金铸锭，采用真空自耗电弧炉熔炼NbZr10合金铸锭，存在熔点高，功率大、熔炼电流很大，对真空度的要求较高，结晶过程中易出现裂纹等技术难题及质量缺陷，制备NbZr10合金铸锭的技术要求高且成本高，成品质量无法满足使用要求。因此目前如何制备满足使用要求的NbZr10合金铸锭还是急需一项解决的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的是提供一种NbZr10合金铸锭的制备方法，使得所制备的NbZr10合金铸锭具备成分均匀、杂质元素含量较低，成品铸锭直径较大（直径>200mm），制备成本较低，充分满足目前应用于真空溅射的镀膜板等技术领域对NbZr10合金铸锭的质量技术要求和尺寸要求，解决目前NbZr10合金铸锭难以制备的技术难题。

本发明为解决上述技术问题，采用的技术方案是，NbZr10合金铸锭的制备工艺步骤依顺序为：

a)铌锭制备，采用符合国家标准GB/T6896-2007的Nb1条进行二次电子轰击炉熔炼制成Nb1铸锭，将Nb1铸锭用车床去头、平尾后制成直径130~180mm，长度为500~1000mm的铌锭，取样分析，制备的铌锭符合GB/T6896-2007对Nb1条的成分含量要求；

b）锆板条制备，采用真空电炉自耗炉二次熔炼的制备方法制备出锆锭，将锆锭用车床去头、平尾后轧制成规格为5~10×50~70×500~1000mm的锆板条，其中锆板条的厚度为5~10mm，宽度为50~70mm，长度为500~1000mm，锆板条的成分符合ASTM B551 R60702标准；

其中锆板条的长度与步骤a中制备的铌锭长度保持一致；

c）电极制备，将通过步骤a制备的铌锭和通过步骤b制备的锆板条按照一定比例制成锆铌真空自耗电极，其中所制成的锆铌真空自耗电极中锆锭与铌锭条的质量配比是1：9，直径<220mm；

d）真空自耗电弧炉一次熔炼，其中进行真空电弧自耗炉一次熔炼的真空度≤10^ˉ2pa、熔炼电流8000~10000A，电弧电压25~35V，熔炼速度为50~80kg/h。冷却循环水，进出温差不大于10℃，一次熔炼后制成的一次锆铌合金铸锭的直径<280mm；

其中步骤d中进行真空电弧自耗炉一次熔炼时真空度≤10^ˉ2pa、熔炼电流9000A，电弧电压30V，熔炼速度为70kg/h。冷却循环水，进出温差为5℃，一次熔炼后制成的一次锆铌合金铸锭的直径<280mm；

e）真空自耗电弧炉二次熔炼，将经步骤d制备的一次锆铌合金铸锭扒皮至表面光亮无肉眼可见缺陷后在合适的技术参数下进行二次熔炼后制成二次锆铌合金铸锭；

其中步骤e中所述合适的技术参数是指真空度≤10^ˉ3pa，熔炼电流12000~14000A，电弧电压20~30V，熔炼速度40~60kg/h，熔池搅拌速度为10~50圈/分钟，冷却循环水温差不高于7℃。冷却到炉温<100℃后出炉制成二次锆铌合金铸锭。

其中步骤e所述合适的技术参数是指真空度≤10^ˉ3pa，熔炼电流13000A，电弧电压25V，熔炼速度50kg/h，熔池搅拌速度为40圈/分钟，冷却循环水温差为5℃。冷却到炉温<100℃后出炉制成二次锆铌合金铸锭。

f）将二次锆铌合金铸锭经扒皮至表面光亮无肉眼可见缺陷后取样分析合格后制得成品NbZr10合金铸锭。