[发明专利]一种锆合金熔炼和浇铸方法

权利要求书

1.一种锆合金熔炼和浇铸方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，一次熔炼，将相同牌号的锆合金返回料放入真空熔炼炉的坩埚中，真空度为0.001-0.1Pa,然后充入充分干燥后的氩气，熔炼温度为1000-1500℃，熔炼时间为30-60分钟，锆合金完全融化后，倒入嵌有过滤介质的过滤设备中进行浇铸；待铸锭冷却后，打开真空炉，取出铸锭开坯，将合金的外表皮清除掉1-2毫米，然后取样分析锆合金铸锭的成分，按照合金牌号的要求，计算成分偏差，决定需要补充的合金元素；

步骤二，二次熔炼，调整合金成分，将弥补的合金元素偏差的各种合金元素单质或中间合金，与一次熔炼的锆合金铸锭一同放入真空熔炼炉，真空度为0.001-0.1Pa,然后充入充分干燥后的氩气，熔炼温度1000～1500℃，熔炼时间为30～60分钟，搅拌使锆合金熔体的组分均匀；

步骤三，净化工艺准备，将嵌有过滤介质的浇道预热到1000-1200℃；铸锭模准备，将铸锭模表面清理干净，没有杂质和油污附着；

步骤四，浇铸与净化，将熔融的锆合金熔体倒入浇道中，锆合金熔体通过过滤介质，其合金熔体中的杂质被过滤介质拦截和吸附，洁净的锆合金熔体流入到铸锭模中，冷却形成铸锭。

2.根据权利要求1所述的锆合金熔炼和浇铸方法，其特征在于：所述浇道和过滤介质均由接触材料构成，所述接触材料由陶瓷粉料和增强稳定剂组成，所述陶瓷粉料由MgO和ZrO₂按摩尔比6-12:100组成，增强稳定剂按重量比为陶瓷粉料的0.5％-1％，所述增强稳定剂为富铈稀土。

3.根据权利要求1所述的锆合金熔炼和浇铸方法，其特征在于：所述接触材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1，将陶瓷粉料和增强稳定剂混合均匀；

步骤2，湿法球磨20-24小时，80-100℃干燥后粉碎；

步骤3，于1400-1450℃下煅烧1.5-6小时，冷却，粉碎；

步骤4，湿法球磨24-48小时，80-100℃下干燥后粉碎、筛选。

4.根据权利要求3所述的锆合金熔炼和浇铸方法，其特征在于：所述过滤介质的制备方法包括以下步骤：

步骤1，前处理，将三维聚氨酯泡沫海绵骨架浸入浓度为10％～20％的NaOH溶液中，在40～60℃温度下水解2～4h，然后反复揉搓并用清水冲洗前驱体后晾干，从而清洗干净海绵；

步骤2，制浆，首先逐步将聚乙烯醇添加在水中，直至聚乙烯醇和水的粘度为40-50CPS以及PH值在5-7，水溶液温度控制在40-50℃，进行搅拌，同时加入消泡剂，将200目和400目接触材料按照3：1的重量比倒入上述溶液中，进行搅拌，获得浆料，200目接触材料和400目接触材料的重量占浆料重量的75-85％；

步骤3，涂挂，将步骤1得到的三维聚氨酯泡沫海绵骨架浸入到步骤2得到的浆料中，充分排出骨架中的气体，使其表面及内部均匀涂挂上浆料，捞出；

步骤4，自然阴干和烘干，将涂挂三维聚氨酯泡沫海绵骨架的放置于阴凉通风处，进行阴干处理，阴干4-48小时，制成陶瓷过滤器的待烘干半成品，将阴干后的过滤介质半成品放入烘干炉内进行烘干，烘干炉的升温速度为0.5-5℃/min，升温到90-120℃，保温1-2小时，然后随炉冷却，制成过滤介质的待烧结半成品；

步骤5，烧结，即在500℃以下的低温区、500℃以上到1200℃～1570℃的中温区和1570℃的高温区中烧结，在低温区中烧结时，200℃以下升温速度为2-5℃/min，200℃以上到400℃升温速度为1-3℃/min，升至400℃时保温30分钟，然后以3℃/min的速度升温到500℃；在中温区中烧结时，500℃以上到1150℃，速度为4-5℃/min；1150℃到1570℃，此阶段将升温速度控制在3-4℃/min并在1300℃保温1小时；在高温区中烧结时，在1570℃保温6-10小时，然后随炉冷却，制成过滤介质。

5.根据权利要求4所述的锆合金熔炼和浇铸方法，其特征在于：所述步骤2中，搅拌聚乙烯醇和水的转速为70～100转/分钟。

6.根据权利要求4所述的锆合金熔炼和浇铸方法，其特征在于：所述步骤2中，加入接触材料后搅拌的速度为80-150转/分钟。

7.根据权利要求4所述的锆合金熔炼和浇铸方法，其特征在于：所述步骤2中，消泡剂占聚乙烯醇和水总重量的0.1％～1％。