氧化钇材料与钛合金的界面反应
摘要
钛及钛合金具有密度小、耐腐蚀等优点而广泛应用于众多领域。与其它钛及钛合金元件制造工艺相比,熔炼和铸造工艺有生产效率高、能耗低等优点。但由于钛熔体具有极高的化学反应活性,在熔炼和铸造过程中几乎与所有的耐火材料发生反应,降低了铸件的质量,提高了生产成本。
本课题对比了氧化镁、氧化钙和氧化钇坩埚材料与钛合金的界面反应情况,观察了烧结温度和添加剂(氧化钙、氧化铝)含量对界面反应的影响,得到如下结论:
(1)氧化镁、氧化钙材料与钛合金反应剧烈,不宜作为该种钛合金熔炼和铸造用坩埚。氧化钇与钛合金不润湿,具有良好的耐侵蚀性能。
(2) 1400℃和1600℃加热条件下在氧化钇中添加1mol%和30mol%氧化钙的坩埚都具有优异的耐侵蚀性能,氧化钙/氧化钇复合材料对钛合金产品的污染能够完全被控制,可作为熔炼和铸造钛合金的耐火材料。
(3)氧化钙含量较低为1mol%时,随着氧化铝含量的增加,氧化钙/氧化钇的耐侵蚀性能降低。当氧化钙的含量高达30mol%时,随着氧化铝含量的增加,氧化钙/氧化钇晶粒长大,耐侵蚀性能提高。
Titanium and its alloys have been utilized in lots of field, because of their superior properties, such as light specific gravity and high corrosion resistance. Among the methods of preparation of elements, melting and casting process is the most suitable means. However, since titanium is so reactive that it can be react with all conventional refractories, the production cost and energy consumption would be increased and the quality would be worse.
In present work, the interface morphology of magnesia, calcia, and yttria and titanium alloy were compared, respectively. Moreover, the effect of the content of additive (calcia or alumina) and sintering temperature on the interface reaction was investigated.
Main results of the work list as follows:
(1) Magnesia and calcia are not suit for melting and casting the titanium alloy, because they are easy react with the alloy. Yttria can not be wetted by alloy and has superior corrosion resistance.
(2) Yttria crucibles with 1mol% or 30mol% calcia have excellent corrosion resistance. The contamination of interface reaction can be neglected and the calcia/yttria composite can be utilized as refractory for melting and casting of the alloy.
(3) When the content of calcia is 1mol%, the higher content of alumina, the better corrostion resistance of calcia/yttria composite However, because of the increasing of grain size, the higher content of alumina results in better corrosion resistance when the content of calcia is 30mol%.
本课题对比了氧化镁、氧化钙和氧化钇坩埚材料与钛合金的界面反应情况,观察了烧结温度和添加剂(氧化钙、氧化铝)含量对界面反应的影响,得到如下结论:
(1)氧化镁、氧化钙材料与钛合金反应剧烈,不宜作为该种钛合金熔炼和铸造用坩埚。氧化钇与钛合金不润湿,具有良好的耐侵蚀性能。
(2) 1400℃和1600℃加热条件下在氧化钇中添加1mol%和30mol%氧化钙的坩埚都具有优异的耐侵蚀性能,氧化钙/氧化钇复合材料对钛合金产品的污染能够完全被控制,可作为熔炼和铸造钛合金的耐火材料。
(3)氧化钙含量较低为1mol%时,随着氧化铝含量的增加,氧化钙/氧化钇的耐侵蚀性能降低。当氧化钙的含量高达30mol%时,随着氧化铝含量的增加,氧化钙/氧化钇晶粒长大,耐侵蚀性能提高。
Titanium and its alloys have been utilized in lots of field, because of their superior properties, such as light specific gravity and high corrosion resistance. Among the methods of preparation of elements, melting and casting process is the most suitable means. However, since titanium is so reactive that it can be react with all conventional refractories, the production cost and energy consumption would be increased and the quality would be worse.
In present work, the interface morphology of magnesia, calcia, and yttria and titanium alloy were compared, respectively. Moreover, the effect of the content of additive (calcia or alumina) and sintering temperature on the interface reaction was investigated.
Main results of the work list as follows:
(1) Magnesia and calcia are not suit for melting and casting the titanium alloy, because they are easy react with the alloy. Yttria can not be wetted by alloy and has superior corrosion resistance.
(2) Yttria crucibles with 1mol% or 30mol% calcia have excellent corrosion resistance. The contamination of interface reaction can be neglected and the calcia/yttria composite can be utilized as refractory for melting and casting of the alloy.
(3) When the content of calcia is 1mol%, the higher content of alumina, the better corrostion resistance of calcia/yttria composite However, because of the increasing of grain size, the higher content of alumina results in better corrosion resistance when the content of calcia is 30mol%.
引文
1.杨健.钛合金在飞机上的应用[J],航空制造技术,2006,(11):41-43.
2.王荣敏.钛在航空领域的应用[J],世界有色金属,2007,(10):65-67.
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4.缪卫东,吕保国.生物医用钛合金应用研究进展与产业现状[J],新材料产业,2008,(1):45-49.
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