[发明专利]一种钽、铌、钽合金以及铌合金的晶粒细化方法

说明书

本发明涉及稀有金属技术领域，提供了一种钽、铌、钽合金以及铌合金的晶粒细化方法，本发明将金属液置于容器中，将超声振动系统的变辐杆和容器壁连接，使金属液在超声振动条件下凝固；所述金属液由纯钽、钽合金、纯铌或铌合金加热熔化得到。本发明利用超声振动阻断金属液凝固过程中晶粒的长大，从而使晶粒尺寸得到有效控制；并且本发明将超声振动系统的变辐杆直接和容器壁连接，超声设备和金属液无接触，可以保证金属液的纯度。实施例结果表明，本发明的方法对钽、铌、钽合金以及铌合金进行晶粒细化后，所得细晶金属的晶粒尺寸≤500μm，极限强度≥300MPa，屈服强度≥150MPa。

技术领域

本发明涉及稀有金属技术领域，特别涉及一种钽、铌、钽合金以及铌合金的晶粒细化方法。

背景技术

钽、铌、钽合金以及铌合金具有极其良好的高温耐腐蚀性、很小的热膨胀系数，特别适用于电子、冶金、原子能、超导技术、汽车电子、航空航天、医疗卫生等高技术领域。

随着新一代信息技术产业、材料加工技术的不断发展，为了满足深加工的需求，对钽、铌、钽合金以及铌合金的晶粒尺寸和加工性能提出了更高的要求，晶粒越细小，加工性能越好。然而，钽、铌、钽合金以及铌合金融化后形成的锭材晶粒极其粗大，平均晶粒尺寸一般为5000μm以上，加工性能差，不利于后续变形及深加工。

在深加工前，细化钽、铌、钽合金以及铌合金的晶粒能够显著改善其进一步加工的性能，大幅提高轧制、锻造成品率。因此，钽、铌、钽合金以及铌合金晶粒细化技术是钽铌材料深加工的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种钽、铌、钽合金以及铌合金的晶粒细化方法。本发明的方法对钽、铌、钽合金以及铌合金的晶粒细化效果好、容易操作，晶粒细化后金属的加工性能好，强度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种钽、铌、钽合金以及铌合金的晶粒细化方法，包括以下步骤：

提供超声振动系统，所述超声振动系统包括超声波发生器、换能器和变辐杆；将金属液置于容器中，将所述超声振动系统的变辐杆和容器壁连接，使金属液在超声振动条件下凝固；所述金属液由纯钽、钽合金、纯铌或铌合金加热熔化得到。

优选的，所述钽合金中的钽含量≥90wt.％；所述铌合金中的铌含量≥90wt.％。

优选的，所述加热熔化的加热方法为电子束加热、激光加热、电弧加热和电阻加热中的一种或几种。

优选的，所述超声振动的振幅为1μm～2mm，频率为10～30000Hz。

优选的，所述超声振动系统的变辐杆和容器壁的侧面或底部连接。

优选的，所述加热熔化和凝固在真空环境或保护气氛条件下进行。

优选的，在金属液凝固过程中，当金属液的温度降至100℃以下后，将真空环境或保护气氛移除。

优选的，金属液完全凝固后，停止超声振动。

优选的，凝固后所得细晶金属的晶粒尺寸≤500μm，极限强度≥300MPa，屈服强度≥150MPa。

本发明提供了一种钽、铌、钽合金以及铌合金的晶粒细化方法，本发明将金属液置于容器中，将超声振动系统的变辐杆和容器壁连接，使金属液在超声振动条件下凝固；所述金属液由纯钽、钽合金、纯铌或铌合金加热熔化得到。本发明使金属液在超声振动条件下凝固，利用超声振动阻断晶粒长大，从而使晶粒尺寸得到有效控制；并且本发明将超声振动系统的变辐杆直接和容器壁连接，超声设备和金属液无接触，可以保证金属液的纯度。实施例结果表明，本发明的方法对钽、铌、钽合金以及铌合金进行晶粒细化后，所得细晶金属的晶粒尺寸≤500μm，极限强度≥300MPa，屈服强度≥150MPa。

附图说明