[发明专利]一种掺杂Y2O3的BaZrO3耐火材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的掺杂Y₂O₃的BaZrO₃耐火材料的合成工艺及熔炼钛合金的研 究，属耐火材料的制造、高温熔炼技术领域。

背景技术

钛及钛合金的生产大都采用水冷铜坩埚熔炼工艺，但是此工艺能耗高，提高了生 产成本，并且这种方法造成热场不均匀，使得钛合金组织严重偏析，影响钛合金的使用性 能。研究者发现真空感应熔炼技术能够降低生产成本，其次是真空感应炉有较强的电磁搅 拌作用，使合金熔体保持较高的过热度，这有利于消除成分偏析，得到成分均匀的钛材，但 是前提条件是必须要有与钛合金熔体不发生界面反应的坩埚材料。

现在常用的耐火材料有氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化锆、氧化钇、氮化硼、 石墨等。实现坩埚式真空感应熔炼的前提是必须找到与钛及钛合金不发生化学反应的耐火 材料，尽管国内外研究者在这方面开展了一系列的研究，并取得了一些进展，但是，目前尚 未见到工业化生产钛及钛合金使用的坩埚耐火材料的研究有实质性的突破。

发明内容

本发明的目的是合成掺杂Y₂O₃的BaZrO₃的新型耐火材料，并用于钛及钛合金熔炼。

本发明的主要内容是加入氧化钇和氧化钛粉料，因加入量少，因此耐火材料成本 增加不多。本发明的材料配比如下：（摩尔百分比）主体材料：40.0～58.0%碳酸钡（或BaO、Ba (OH)₂、BaO₂、BaCl₂）、40.0～58.0%氧化锆和0.10～15.0%氧化钇，再添加氧化钛0.5～ 5.0wt.%，利用上述材料成型制品的步骤：

A.配料：按上述技术配料。

B.球磨：将上述配料球磨8～12h。

C.成型：将上述料在模具中压制成型。

D.烧结：将成型试样升温至500～650℃，烧结1～6小时，再快速升温至1550～1780 ℃，烧结4～8小时，再经特定工艺冷却至室温，得到成品。

上述通过XRD图谱分析和密度测试表明，其相组成为Ba₂YZrO₆、BaZrO₃，密度为5.37 ～6.10g/cm³。相组成表明氧化钇与锆酸钡完全反应，生成了Ba₂YZrO₆；密度测试表明，最高 密度可以达到6.10g/cm³。

附图说明

图1为合成后的耐火材料粉体XRD图谱。

图2为烧结完成后的坩埚SEM图以及晶粒成分，晶粒成分如表1所示。

图3为熔炼后经过冷镶、切割、粗磨、细磨、抛光后得到的坩埚试样。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明：

实施例1

具体步骤如下：

本发明提供的掺杂Y₂O₃的BaZrO₃耐火材料组分如下：（摩尔百分比）碳酸钡粉48.0%，氧 化锆粉48.0%，氧化钇粉4.0%，再添加1.0%（质量百分比）左右的氧化钛，烧结条件为1650℃ 左右、保温6h，所有原料均采用工业纯。

所得Y₂O₃掺杂的BaZrO₃耐火材料：

其密度大约为5.71g/cm³。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，所不同的是：烧结条件为1750℃左右。

所得Y₂O₃掺杂的BaZrO₃耐火材料：

其密度大约为6.10g/cm³。