[发明专利]一种钛铜合金防爆材料的铸造方法

说明书

本发明公开了一种钛铜合金防爆材料的铸造方法，涉及铸造技术领域。该合金防爆材料包含如下质量百分含量的组分：钛45～50%、铜25～30%、锌10～15%、镍5～10%、铍0.05%、铟0.01%、铌0.3%、硅0.01%，所述钛铜合金防爆材料的铸造方法，基于真空自耗电极电弧熔炼技术，包括准备期、引弧期、熔炼期、停弧浇筑期、铸件冷却步骤，电弧自耗电极的制备包括：步骤S101，材料的混合，按照配方比例称取高纯度的金属粉末，纯度大于99.95%，在混料机内进行混合，混料时间为2～5h；步骤S102，压制，将处理好的混合粉采用冷等静压技术进行压制，得到压制好的自耗电极。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，具体为一种钛铜合金防爆材料的铸造方法。

背景技术

在易燃易爆场合下，最让人担心的就是燃烧、爆炸事故的发生，为了避免这类事故的发生，或者降低这类事故发生的危害性，在这些场合下我们需要用到在碰撞时不产生电火花的防爆材料。通过在储运容器内填装网状的防爆材料，防止易燃、易爆液态、气态危险化学品的燃烧爆炸，防爆材料应用于防爆工具的生产，使用防爆工具能够避免在作业中产生电火花导致燃烧、爆炸的产生。

现有的防爆材料是用铝合金制备的，一方面，铝合金在生产过程中，容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。另一方面，现有的防爆材料的力学强度、延伸率有限，使用过程中容易产生的碎片以致堵塞油路，防爆材料耐腐蚀性能差，长期浸泡在易燃易爆物介质中，容易导致防爆合金材料腐蚀。

现有的钛铜合金一般是指以铜为基础元素加入含钛2.9%-3.5%的铜合金，是一种具有较高可靠度高性能的铜合金，特别是在合金制造的过程中，需要通过温度加热的处理，使其性能得到强化，钛铜合金具有高强度、高弹性、耐热性、抗疲劳性优异以及良好的弯曲性能。

真空自耗电弧炉（VAR）熔炼是在真空条件下，依靠电弧的热能，把已知化学成分的金属电极熔化，在水冷铜结晶器内重熔成锭。电极熔化的金属液在滴入熔池的过程中，经过电弧区被加热至高温，在真空条件下金属中的气体和杂质得到进一步去除，使金属的质量得到提高。

发明内容

一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钛铜合金防爆材料的铸造方法，解决了现有防爆合金铸造缺陷、纯度不够、防爆性能差的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钛铜合金防爆材料的铸造方法，所述钛铜合金防爆材料包含如下质量百分含量的组分：钛45～50%、铜25～30%、锌10～15%、镍5～10%、铍0.05%、铟0.01%、铌0.3%、硅0.01%。

进一步的，在钛铜合金中加入0.05%的铍，可吸收铸造过程中部分氢，能明显降低钛铜合金凝固过程中因析出的氢而造成的针孔，提高钛铜合金铸件的纯度、表面光洁度，同时铌与铍组合可降低合金的固相线，有效地缩小热脆弱区，提高钛铜合金防爆材料的强度和延伸率。

进一步的，在钛铜合金中添加硅和镍有一定的强化作用，但是硅和镍在合金中形成粗大的颗粒，从而影响阻隔抑爆材料的疲劳寿命，通过在钛铜合金中加入铍、铟、铌与钛铜形成微合金相，使钛铜合金中粗大的镍合金相细化乃至球化，使硅由粗片状改变为细条状和颗粒状，从而大幅提高了钛铜合金防爆材料的力学性能，增加屈服强度和抗拉强度。

进一步的， 铌与钛铜合金中的铜、钛、锌镍元素形成金属间化合物，金属间化合物在高温下十分稳定，硬度高且呈网状分布于晶界，可阻碍蠕变滑移，因而起到了高温强化的作用，使得合金的强度和硬度提高，并可在燃料爆炸燃烧时，降低钛铜合金防爆材料产生的热裂，使铝镁合金防爆材料的耐高温性能得到进一步改善。

所述钛铜合金防爆材料的铸造方法，基于真空自耗电极电弧熔炼技术，包括：准备期、引弧期、熔炼期、停弧浇筑期、铸件冷却步骤，具体操作如下：