[发明专利]一种含钍铱合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种含钍铱合金的制备方法，包括步骤：(1)采用高纯铱粉为原料，在冷等静压机上进行压制，获得压制铱块；(2)将铱块依次放入氢气预烧结炉和真空高温烧结炉进行烧结，获得烧结铱块；(3)烧结所得铱块转移至电弧熔炼炉中与钨钍合金进行熔炼，获得含钍铱合金；(4)清洗铱合金锭，转移至电子束熔炉中进行熔炼，浇注得掺钍铱钨合金铸锭。本发明在电弧熔炼过程中通过钨钍电极同时引入钨、钍掺杂元素，可以简化现有含钍铱合金的制备工艺，同时最大程度地保证掺杂元素的均匀性。通过调整钨钍电极中钍的含量，可以实现铱合金中钍含量的调控。同时所制得合金具有晶粒尺寸小、性能优良的特点，满足²³⁸Pu同位素电源对包壳材料的需求。

技术领域

本发明属于同位素热源、电源及贵金属制造技术领域，具体涉及一种含钍铱合金的制备方法。

背景技术

铱的熔点为2450℃，使用温度可达2200℃，它在1000℃以下大气环境下不会出现明显的氧化现象，且具有较好的高温持久强度和蠕变强度，在1600℃左右仍具有很好的机械性能，因而铱是理想的²³⁸Pu同位素电源包壳材料。但是，纯铱加工性能很差，且在高温条件具有脆性，需要通过添加其它元素进行合金化来改善。美国在²³⁸Pu同位素电源中使用的铱合金的主要制备工艺为：先向铱原料中添加钨元素并采用电子束熔炼制备铱钨合金，再添加钍、铝元素进行电弧熔炼，最后进行电子束熔炼和电弧熔炼获得。其制备工艺复杂，熔炼过程添加的微量元素的均匀性控制难度大。因此，改进钨钍合金的制备工艺，获得成份均匀、性能优良的含钍铱合金对我国²³⁸Pu同位素电源的研制具有重要的意义。

发明内容

本发明旨在提供一种含钍铱合金的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种含钍铱合金的制备方法，其特征是：

采用钨钍合金作为电极，在真空电弧炉中与压制并烧结制成的铱块进行多次熔炼，再采用电子束熔炼去除杂质，即可得含钍均匀的铱合金。具体步骤为：

(1)采用高纯铱粉为原料，在冷等静压机上进行压制，获得压制铱块；

(2)将铱块依次放入氢气预烧结炉和真空高温烧结炉进行烧结，获得烧结铱块；；

(3)烧结所得铱块转移至电弧熔炼炉中与钨钍合金进行熔炼，获得含钍铱合金；

(4)清洗铱合金，转移至电子束熔炉中进行熔炼，浇注得掺钍铱合金铸锭。

其中，钨钍合金电极中钍的含量为1％～4％。

其中，电弧熔炼炉的工作参数为：电流400A，真空度小于1.9×10^-2Pa。

其中，电弧熔炼的次数大于4次。

其中，电子束熔炼炉的参数为：束流188mA，真空度小于8.4×10-4Pa，熔炼次数大于2次；

其中，铱粉原料的纯度大于99.9％；冷等静压机的压制力为80MPa～100MPa，压制的铱块每个重30g～50g。

其中，氢气预烧结炉的工作参数为：烧结温度1000℃，烧结时间1h～2h，烧结气氛为氢气。

其中，真空高温烧结炉的工作参数为：烧结温度1500℃，烧结时间4h～6h，真空度小于1.0×10^-2Pa。

其中，铱合金锭清洗采用王水，清洗时间大于5min。

本发明制备方法优点：