[发明专利]一种使用磁悬浮熔炼工艺制备铜钛50中间合金的方法

说明书

本发明公开了一种使用磁悬浮熔炼工艺制备铜钛50中间合金的方法，包括包括以下步骤：先按照Ti为31％‑55％，Cu为余量的重量百分含量对铜合金元素进行配比；将上述金属原料装入真空磁悬浮炉的冷坩埚内，通电，抽真空并充入氩气保护，梯度提高功率使炉体内升温，炉体内释放出的焦耳热使金属锭全熔并呈半悬浮状，在持续的洛伦磁力作用下，使熔体完全悬浮，并进行电磁搅拌，形成的合金在熔融状态下持续保持一段时间，使合金成分均匀化；最后浇注、冷却、车外圆，得到CuTi50中间合金棒材。该方法制备的CuTi50中间合金具有均匀性好，无夹杂、氧化缺陷，气体含量低等优点，可用于铜钛合金(钛含量1％‑5％)熔炼。

技术领域

本发明属于铜合金制备技术领域，具体涉及一种使用磁悬浮熔炼工艺制备铜钛50中间合金的方法。

背景技术

铜钛合金(Ti含量1％～5％)由前苏联在20世纪50年代末期开发，经过适当的处理，具有较高的延性、弹性、耐热、耐疲劳、良好的加工性能和最低的弯曲半径比，以及无脉冲火花性能和良好的高温应力松弛阻抗。从上世纪开始，我国已经开始钛铜合金的熔炼生产工艺。据江西有色金属冶炼厂生产研究，其采用一级海绵钛和电解铜板，使用非真空熔炼低钛铜合金，生产过程中，根据搅拌程度不同，会存在不同程度的成分不均匀现象，主要由于钛比重轻，会存在上浮现象，因而导致铸锭上面比下面钛含量偏高现象。另外，钛在高温下很活泼，可与许多元素和化合物发生反应，使用常规真空或非真空感应熔炼很容易发生烧损，并产生杂质。目前世界上成熟的铜钛合金熔炼工艺主要使用铜加中间合金进行真空熔炼，生产企业主要集中在日本，我国对该合金的研究还处在起步阶段，国内目前尚没有企业进行批量投产，我国目前对该材料的使用完全依赖于进口，整体供不应求，所以急需国产化。

而中间合金具有遗传性，它的性质会完全传递给所熔炼的合金，因此，在我国的铜钛合金(Ti含量1％～5％)国产化事业中，中间合金起着至关重要的作用。

基于实际生产中，CuTi(20～55)中间合金生产成本整体差异不大，因此，在考虑企业生产成本情况下，并满足中间合金的使用要求及特性时，中间合金钛含量越高，我们的CuTi(1％～5％)成产成本则越低。因此提出一种使用磁悬浮熔炼方法制备的CuTi(31～55)中间合金。

水冷铜坩埚磁悬浮熔炼是制备高熔、高纯、活泼或放射性材料的有效方法,通过给环绕在坩埚分瓣外表面的感应线圈输入高频交流电，线圈周围产生高频交变磁场；在真空条件下，将熔炼材料置于高频磁场中，利用通水冷却的金属坩埚作为磁场的“聚能器”，使能源磁场能量集中于坩埚容积空间，进而在炉料的表层附近形成强大的涡电流，这时炉体内释放出大量的焦耳热使炉料溶化，并形成洛仑兹力场使熔体悬浮和电磁搅拌；熔体与坩埚脱离，避免了熔体在熔化过程中坩埚的污染，电磁搅拌可以使熔体成分保持均匀。这个过程，熔体中产生大的感应涡流和悬浮力，使熔体不接触坩埚壁，因而也使熔体获得高温并防止污染。而电磁悬浮搅拌采用的电磁搅拌力度有限，在制备钛含量较大的中间合金时更易出现混合困难的问题，往往需要延长熔炼时间达到混合均匀的目的，但是过长的熔炼时间容易导致金属元素的挥发损失，造成最终合金Ti含量偏差较大。

发明内容

针对以上存在的技术问题，本发明提供一种使用磁悬浮熔炼工艺制备的铜钛50中间合金的方法。

本发明的技术方案为：一种使用磁悬浮熔炼工艺制备铜钛50中间合金的方法，包括以下步骤：

(1)配料：按照Ti为31％-55％，Cu为余量的重量百分含量对铜合金元素进行配比，选择并称取相应的原料；

(2)磁悬浮熔炼：将所述沉积块装入真空磁悬浮炉的冷坩埚内，通电，抽真空并充入氩气保护，提高功率使炉体内升温至沉积块全熔并呈半悬浮状，在持续的洛伦磁力作用下，使熔体完全悬浮，并进行电磁搅拌，形成的合金在熔融状态下持续保持一段时间，使合金成分均匀化；

(3)浇注：关闭电源以及以一定速率逐步关闭功率按钮，装置完全关闭，将合金溶液浇注到铸模腔；