[发明专利]Al－Nb－Ti系合金的脱氧方法

说明书

对于使用由Al材料、Nb材料、Ti材料构成的含有氧合计0.5质量％以上的合金材料而制作的Al－Nb－Ti系合金，在1900K以上的温度、1.33Pa～2.67×10⁵Pa的气氛下，通过使用了水冷铜容器的熔炼法熔化保持，从而使氧含量降低，其中，所述Al－Nb－Ti系合金中，含有Al 50～75质量％、Nb 5～30质量％，并且Al与Nb的合计量为80质量％以下。

技术领域

本发明涉及从使用由铝材料、铌材料和钛材料构成的，含有氧合计0.5质量％以上的合金材料所制作的Al－Nb－Ti系合金中除去氧的Al－Nb－Ti系合金的脱氧方法。

背景技术

近年来，作为面向飞机和汽车的金属原材，Ti－Al系合金的需要正在高涨。其中在Ti－Al中再添加Nb，使抗氧化性进一步提高的Ti－Al－Nb系合金的需要尤其高涨。这样的以活性金属钛作为主要成分的Ti－Al－Nb系合金等的钛合金在制造时，防止熔炼中来自氧的污染不可欠缺，历来会采用真空电弧熔炼法(VAR)、电子束熔炼法(EB)、等离子弧光熔炼法(PAM)、真空感应熔炼法(VIM)、水冷铜坩埚感应熔炼法(CCIM)等的熔炼法。

在上述的熔炼法之中，VAR、EB、VIM这样的熔炼法是在真空气氛下进行合金的熔化的熔炼法，在Ti－Al－Nb系合金的熔化中，采用这样的熔炼法时，不仅作为合金元素的Al和Nb会挥发，而且Ti也会在熔化中挥发而产生损耗。总之，在工业制程中的现状是，将Ti－Al－Nb系合金控制为目标组成极其困难，其结果是，招致制造成本的增加。

另外，为了熔炼氧含量少的Ti－Al－Nb系合金，有效的是使用氧含量少的高品质的铌材料和钛材料来制造Ti－Al－Nb系合金，但高品质的铌材料价格高，特别是近年来还有急剧上涨的倾向，因此，使用氧含量多但价格便宜的低级铌、氧化铌矿石(Nb₂O₅)、废弃原料等的比较低品质的铌材料制造Ti－Al－Nb合金这样的需求日益高涨。另外，高品质的钛材料其价格也高，与铌材料同样，使用废弃原料等低品质的钛材料这样的需求也高涨。

Ti是活性金属，在熔炼的气氛中与存在的氧的结合力极强，因此历来采用的对策是，如何减少熔炼中从外部摄入的氧，以防止污染。但现状是，先除去Ti中溶存的氧并不容易，该措施本身很少，但作为先行技术有以下所示的提案。

在专利文献1中，记述有一种由如下阶段构成的使γ铝化钛合金融化的方法，其是在氧化钙制的坩埚中，使铝化钛合金，和对于熔化中减少氧的摄入有效的量的铌等的金属所构成的装入材料融化的方法，但只记述了Ti－Al－Nb系合金的熔炼方法，而关于Ti－Al－Nb系合金的脱氧方法的技术不但没有记述，甚至并未提及。另外，铌原料使用的也是纯度99.9％以上的高纯度品，熔炼后的Ti－Al－Nb系合金的氧浓度也成为不需要脱氧的浓度。

另外，在专利文献2中，记述有一种Ti－Al系合金的制造方法，其在石灰坩埚之中并在真空或惰性气氛中熔化Ti－Al系合金，在该熔融Ti－Al系合金中添加Ca或含Ca合金，以进行脱氧处理。在该专利文献2中，虽然确实记述了有关Ti－Al系合金的脱氧方法的技术，但是，不光没有记述使用氧含量高的铌材料，而且没有使用铌材料，另外，也没有暗示。

在专利文献3中记述有一种方法，其是在以Ti－Al为主要成分的合金系的熔炼中，通过以Ca脱氧，并蒸发除去过剩的Ca和通过无污染均匀熔化，制造高纯度的低氧Ti－Al系合金的方法。但是，在该专利文献3中，也没有记述使用铌材料，关于Ti－Al－Nb系合金的脱氧方法也没有记述或暗示。另外，根据专利文献3所述的技术，需要添加熔化Ca，以及Ca除去和用于均质化的熔化这两项工序，并且因为不能完全排除残留Ca，所以制造成本时间增大，同时残留Ca有可能造成各种特性的变化。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国特开平5－195102号公报