[发明专利]一种二次加料真空感应熔炼制备Fe-Ga-In-Tb合金的方法

摘要

本发明涉及一种二次加料真空感应熔炼制备Fe-Ga-In-Tb合金的方法。该方法选用高纯度Fe、Ga、In、Tb为原材料，配制成目标成分为Fe100-(x+y+Z)GaxInyTbZ的母合金，首先将高纯铁置于底部无孔的石英坩埚中，利用真空感应熔炼炉进行感应熔炼。等铁熔化后，采用二次加料的方式加入In、Tb、Ga，继续加电熔炼。之后取出，置于底部有孔的石英坩埚中用真空感应熔炼炉进行重熔、浇铸。浇铸时，利用升降加速装置使合金液获得一定的惯性，进而将合金液完全浇铸到大体积紫铜模具之中强冷。反复重熔3～4次，使熔炼出的合金的成分更加均匀。本发明所制备的合金烧损量小、表明光滑、成分均匀且铸造性能显著提高。

主权项

1.一种二次加料真空感应熔炼制备Fe-Ga-In-Tb合金的方法，其特征是：（1）采用纯度为99.99％的Fe、Ga和纯度为99.99％In和Tb做原材料，配制成目标成分为Fe_100(x+y+Z)Ga_xIn_yTb_Z的母合金，其中x为4at.%到30at.%，y从0.01at.%到2at.%，z从0.01at.%到2at.%；由于Ga在高温时容易挥发，因此在配料时考虑Ga的挥发量，每50克合金多加1～2％的Ga；将高纯Fe置于底部无孔的石英坩埚内，然后将坩埚置于真空炉中的感应圈内，并将高纯Tb、Ga、In置于加料仓中；通循环冷却水，关闭炉门，先利用真空机械泵、罗茨泵将真空炉抽空至1×10²Pa以下，再用扩散泵将真空炉抽空至10^-2Pa以下；之后通入高纯Ar气至炉内压力小于0.05Pa；然后接通电源，采用500A的电流将石英坩埚与合金预热，之后将电流大小加至1350-1450A；由于Ga的熔点比In的熔点低，且Ga易挥发；所以，待纯Fe熔化之后，旋转料撮先将纯In加入坩埚中，再将纯Tb加入坩埚中，最后将纯Ga加入坩埚中，使得Fe和Ga、In、Tb充分混合，电源加热时间约为10-40s；之后关闭电源，待合金冷却一定时间后，再次开启真空泵将炉内气体抽空至10^-2Pa以下；直至合金完全冷却为止，这样，有效减少合金的氧化烧损；（2）将凝固后体积有一定程度收缩的Fe-Ga-In-Tb合金母锭从底部无孔的石英坩埚中取出，取出之后再将Fe-Ga-In-Tb合金母锭放入底部有孔的石英坩埚中，然后将坩埚置于真空炉中的感应圈内，再次通循环冷却水，关闭炉门，先利用真空机械泵、罗茨泵将真空炉抽空至1×10²Pa以下，再用扩散泵将真空炉抽空至10^-2Pa以下，之后通入高纯Ar气至炉内压力小于0.05Pa，然后接通电源，电流大小为1350-1450A，当合金熔化后，维持电流5~10秒，接着利用伺服电机带动升降装置，同时带动石英坩埚移动，给石英坩埚一个向下运动的加速度，等坩埚运动速度达到60-80mm/min后立即关闭升降装置，此时，由于惯性作用，合金液将以一定的速度从石英坩埚底部的小孔中极快的流进大体积铜模具中，而不会迅速凝固将小孔堵住，残留在坩埚中；（3）将步骤（2）得到的凝固Fe-Ga-In-Tb合金按照步骤（2）的条件重熔，如此反复重熔3-4次。