广西精密铸造生产厂家/锐锋金属质量保障可订制

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广西精密铸造生产厂家/锐锋金属质量保障可订制

锆及锆合金具有很小的热中子俘获截面、优异的耐腐蚀性、良好的可加工性、适中的机械强度等，被广泛应用于核工业及化学工业中。在核工业中，锆合金主要用作核燃料的包壳 材料、核反应堆的结构材料、安全防护的屏蔽材料等；在化学工业中，主要被用于反应釜、阀门、耐酸泵、喷嘴、容器、管道等对材料耐腐蚀性能有较高要求的设备和部件中。目前，国内对锆及锆合金的研究主要集中在合金的开发、力学性能和抗腐蚀性能等方面，而对其精密铸造及熔炼工艺的研究较少。由于锆是 活性金属， 在高温下极易被污染，因此为了提高国产锆材质量，满足国家核电和化工等行业的需求，研究锆及锆合金精密铸造及熔炼过程中与柑锅材料的界面反应是 保证铸件和铸锭质量的重要环节。
国内外对高活性金属与耐火材料界面反应的研究多以钦合金为主，对锆合金与耐火材料界面反应的相关研究报道较少。锆与钦同处元素周期表的第IVB族，同为高活性金属，二者具有很多相似的物理、化学性质。因此，结合钦合金铸造用耐火材料的研究进展，分析锆合金精密铸造及熔炼用耐火材料的研究现状，并在此基础上讨论将BaZr03用于锆及锆合金熔炼的可行性。
合金精密铸造用耐火材料
精密铸造是 指将金属熔化后浇铸到以耐火材料制成的型壳 内部，待金属凝固后脱模清砂而获得所需的合金制品。利用精密铸造技术可以铸造形状复杂的铸件，且成形后接近于零件的最终形状。但是 ，由于铸造时型壳 要与合金熔体直接接触，因此，像锆及锆合金这样熔点高、化学活性强的金属，型壳 材料的选择是 保证铸件质量的关键。
锆及锆合金熔点为(1 852 ±10)℃，且高温下化学活性很大，熔融状态下能与绝大部分耐火材料发生反应，导致合金表面形成一层污染层。为此，选择不与锆熔体发生反应的耐火材料作为精密铸造用型壳 ，是 获得高质量锆铸件的关键。可用于锆及锆合金精密铸造的耐火材料主要有石墨、难熔金属、难熔化合物、氧 化物等。
1. 石墨
石墨与钦、锆等活泼金属反应较微弱，早在20世纪50年代西方国家已利用石墨型壳 生产锆铸。然而，石墨型壳 也存在一些缺点，例如，大约在430℃左右便开始氧 化，并且吸附气体能力强， 需要在真空炉内高温除气后再进行浇铸；另一方面，石墨热导率高，容易产生激冷，易使铸件表面出现微裂纹。精密铸造时锆熔体与石墨型壳 的界面反应，由于石墨孔隙率高，冷却速度快，退让性差，锆合金试样表面出现了明显的冷隔和裂纹，锆与石墨型壳 的污染层厚度约20μm。也得到了类似的研究成果。此外，C元素对锆合金的耐腐蚀性能极为不利，这也限制了石墨材料在锆合金精密铸造方面的应用。
2.难熔金属
Mo， Ta， W， Nb等具有较高熔点的难熔金属对钦、锆类活泼金属有较好的稳定性，可被用于制作精密铸造用型壳 的面层。在型壳 制备过程中，一般是 在陶瓷表面形成一层钨或钨的氧 化物面层，从而降低熔融金属与型壳 的反应。目前，利用这种工艺制备的型壳 主要被应用于钦及钦合金的精密铸造。钨的化合物对陶瓷型壳 进行渗透，然后在还原性气氛下焙烧，将钨的化合物还原，从而在耐火材料表面包覆钨，进而避免钦在高温下与耐火材料的反应。但是 ，这种钨面层型壳 也存在一些不足，例如必须采用溶剂脱蜡方式制作型壳 ，会对环境和人体健康造成危害；另外，脱蜡后沉积在型壳 表面的模料容易与金属发生反应，在铸件表面生成气孔。
3.难熔化合物
难熔化合物包括碳化物、硼化物、硫化物、氮化物等。由于这些难熔化合物在空气中易氧 化，因此用作型壳 材料时，焙烧需在真空下进行。BN是 一种性能优异的特种耐火材料，对热压BN与TiNi合金的界面反应情况进行研究时发现，B元素和N元素在TiNi熔体中的扩散较为严重，混入后会导致合金脆化。熔融锆在ZrC ， HfC ， ZrN等多种难熔化合物压片上的润湿性实验，研究了它们 之间的界面反应，ZrN与Zr之间发生化学反应生成了新的物相，其它难熔化合物与熔融锆之间虽然没有出现明显的过渡区，但发生了元素扩散。因此，能否将难熔金属和难熔化合物用于锆合金的精密铸造中还需要进一步的研究。
4.氧 化物
氧 化物是 目前国内外 技术中应用最广泛的型壳 材料。氧 化物作为型壳 材料有很大的优越性，一方面其导热率低，保温性好，可降低合金熔液的冷却速度，保证熔液更好的充型；另一方面氧 化物在烧结过程中不会被氧 化，无需真空或特殊气氛保护，也不易吸附气体，在高温下对熔融金属有一定的化学稳定性。工业上常用的氧 化物陶瓷种类很多，但大都不适于用作钦、锆这类活泼金属的铸型材料。目前，研究较多的用于活泼金属的铸型材料包括AlZ 03、CaO， ZrOZ、Yz 03等。
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