[发明专利]一种镍钛形状记忆合金大规格铸锭精细熔炼提纯方法

说明书

本发明公开了一种镍钛形状记忆合金大规格铸锭精细熔炼提纯方法，包括以下步骤：步骤1)准确称量经过检验合格的原材料，原材料为海绵钛和电解镍，其中海绵钛的重量百分比为43.0wt.％～45.5wt.％，电解镍的重量百分比为54.5wt.％～57.0wt.％；步骤2)将原材料装入真空中频感应熔炼炉的坩埚中进行精炼，接着浇注入铸模中，从铸模中取下即为一次铸锭；步骤3)将步骤2)中的一次铸锭进行表面处理，再将一组或多组一次铸锭组合进行焊接组成二次电极；步骤4)将步骤3)中的二次电极放入电子束冷床熔炼炉进行二次精细熔炼提纯，取出后即得到镍钛形状记忆合金大规格铸锭。

技术领域

本发明属于合金铸锭熔炼技术领域，尤其涉及一种镍钛形状记忆合金大规格铸锭精细熔炼提纯方法。

背景技术

镍钛形状记忆合金具有奇特的形状记忆效应和超弹性、优良的耐磨、耐腐蚀和阻尼性能以及良好的机械性能，其应用范围非常广泛，涉及机械、电子、化工、能源、建筑、医疗和航空航天等领域。镍钛形状记忆合金材料的制造，铸锭的获得是材料制造的第一步，铸锭成分的均匀性、低杂质、尺寸大小以及成品率都是重要的研究方向。目前镍钛形状记忆合金的熔炼有两种方法：一种是通过真空中频感应熔炼，另一种是真空中频感应熔炼+真空自耗电极电弧熔炼；真空中频感应熔炼在成分的均匀性方面比较好，但是镍钛合金浇注后铸锭的尺寸规格较小，成品率较低，而且生产效率较低；而真空自耗电极电弧熔炼能够解决大规格铸锭的问题，但镍和钛元素密度差别大，熔炼所产出的铸锭的成分均匀性较差，存在疏松、缩孔等冶金缺陷。

目前，关于镍钛形状记忆合金铸锭的熔炼新技术研究较少，大多提出的方法是增大中频感应炉的功率以及坩埚容量来实现镍钛形状记忆合金大规格铸锭的生产，浇注成品率相对较低，存在铸锭均匀性差、空隙率大、杂质含量高的问题。在镍钛形状记忆合金的精细熔炼提纯方面，有采用加氧化钙脱氧的方法降低氧含量，但会产生大量浮渣，增大空隙率，并且杂质含量也增大。因此，必须寻找一种获得成分均匀、单重大、低杂质、成品率高的熔炼方法，还要使得镍钛合金的铁、氮、氧等杂质含量做到较低的水平，满足医用镍钛合金植入物材料的苛刻要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种镍钛形状记忆合金大规格铸锭精细熔炼提纯方法，克服了现有技术中1：真空中频感应熔炼在镍钛合金浇注后铸锭的尺寸规格较小，成品率较低，而且生产效率较低，所产出镍钛合金的铁、氧、氮等杂质含量相对较高，无法满足医用镍钛合金植入物材料的苛刻要求；2：真空自耗电极电弧熔炼使得镍和钛元素密度差别大直接进行熔炼所产出的铸锭的成分均匀性较差，无法进行部分杂质元素的提纯，存在疏松、缩孔等冶金缺陷；3：采用加氧化钙脱氧的方法降低氧含量，但会产生大量浮渣，增大空隙率，并且杂质含量也增大；4：镍钛合金中镍钛密度差别大容易出现偏析和严重影响相变温度等问题。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种镍钛形状记忆合金大规格铸锭精细熔炼提纯方法，包括以下步骤：

步骤1)准确称量经过检验合格的原材料，原材料为海绵钛和电解镍，其中海绵钛的重量百分比为43.0wt.％～45.5wt.％，电解镍的重量百分比为 54.5wt.％～57.0wt.％；

步骤2)将原材料装入真空中频感应熔炼炉的坩埚中进行精炼，接着浇注入铸模中，从铸模中取下即为一次铸锭；

步骤3)将步骤2)中的一次铸锭进行表面处理，再将一组或多组一次铸锭组合进行焊接组成二次电极；

步骤4)将步骤3)中的二次电极放入电子束冷床熔炼炉进行二次精细熔炼提纯，取出后即得到镍钛形状记忆合金大规格铸锭。

优选的，所述步骤1)中的海绵钛为0A级海绵钛，电解镍为1#电解镍，所述海绵钛和电解镍均可以利用其他添加元素进行替代，其他添加元素为铬、钴、钒、铜、铁、铌元素中的一种或几种，所述铬、钴、钒元素可替代海绵钛或电解镍的重量百分比为0.2wt.％～0.6wt.％，铜、铁、铌元素可替代海绵钛或电解镍的重量百分比为1.0wt.％～8.0wt.％。