廣西精密鑄造生產廠家/銳鋒金屬質量保障可訂制

鋯及鋯合金具有很小的熱中子俘獲截面、優異的耐腐蝕性、良好的可加工性、適中的機械強度等，被廣泛應用于核工業及化學工業中。在核工業中，鋯合金主要用作核燃料的包殼 材料、核反應堆的結構材料、安全防護的屏蔽材料等；在化學工業中，主要被用于反應釜、閥門、耐酸泵、噴嘴、容器、管道等對材料耐腐蝕性能有較高要求的設備和部件中。目前，國內對鋯及鋯合金的研究主要集中在合金的開發、力學性能和抗腐蝕性能等方面，而對其精密鑄造及熔煉工藝的研究較少。由于鋯是 活性金屬， 在高溫下極易被污染，因此為了提高國產鋯材質量，滿足國家核電和化工等行業的需求，研究鋯及鋯合金精密鑄造及熔煉過程中與柑鍋材料的界面反應是 保證鑄件和鑄錠質量的重要環節。
國內外對高活性金屬與耐火材料界面反應的研究多以欽合金為主，對鋯合金與耐火材料界面反應的相關研究報道較少。鋯與欽同處元素周期表的第IVB族，同為高活性金屬，二者具有很多相似的物理、化學性質。因此，結合欽合金鑄造用耐火材料的研究進展，分析鋯合金精密鑄造及熔煉用耐火材料的研究現狀，并在此基礎上討論將BaZr03用于鋯及鋯合金熔煉的可行性。
合金精密鑄造用耐火材料
精密鑄造是 指將金屬熔化后澆鑄到以耐火材料制成的型殼 內部，待金屬凝固后脫模清砂而獲得所需的合金制品。利用精密鑄造技術可以鑄造形狀復雜的鑄件，且成形后接近于零件的最終形狀。但是 ，由于鑄造時型殼 要與合金熔體直接接觸，因此，像鋯及鋯合金這樣熔點高、化學活性強的金屬，型殼 材料的選擇是 保證鑄件質量的關鍵。
鋯及鋯合金熔點為(1 852 ±10)℃，且高溫下化學活性很大，熔融狀態下能與絕大部分耐火材料發生反應，導致合金表面形成一層污染層。為此，選擇不與鋯熔體發生反應的耐火材料作為精密鑄造用型殼 ，是 獲得高質量鋯鑄件的關鍵。可用于鋯及鋯合金精密鑄造的耐火材料主要有石墨、難熔金屬、難熔化合物、氧 化物等。
1. 石墨
石墨與欽、鋯等活潑金屬反應較微弱，早在20世紀50年代西方國家已利用石墨型殼 生產鋯鑄。然而，石墨型殼 也存在一些缺點，例如，大約在430℃左右便開始氧 化，并且吸附氣體能力強， 需要在真空爐內高溫除氣后再進行澆鑄；另一方面，石墨熱導率高，容易產生激冷，易使鑄件表面出現微裂紋。精密鑄造時鋯熔體與石墨型殼 的界面反應，由于石墨孔隙率高，冷卻速度快，退讓性差，鋯合金試樣表面出現了明顯的冷隔和裂紋，鋯與石墨型殼 的污染層厚度約20μm。也得到了類似的研究成果。此外，C元素對鋯合金的耐腐蝕性能極為不利，這也限制了石墨材料在鋯合金精密鑄造方面的應用。
2.難熔金屬
Mo， Ta， W， Nb等具有較高熔點的難熔金屬對欽、鋯類活潑金屬有較好的穩定性，可被用于制作精密鑄造用型殼 的面層。在型殼 制備過程中，一般是 在陶瓷表面形成一層鎢或鎢的氧 化物面層，從而降低熔融金屬與型殼 的反應。目前，利用這種工藝制備的型殼 主要被應用于欽及欽合金的精密鑄造。鎢的化合物對陶瓷型殼 進行滲透，然后在還原性氣氛下焙燒，將鎢的化合物還原，從而在耐火材料表面包覆鎢，進而避免欽在高溫下與耐火材料的反應。但是 ，這種鎢面層型殼 也存在一些不足，例如必須采用溶劑脫蠟方式制作型殼 ，會對環境和人體健康造成危害；另外，脫蠟后沉積在型殼 表面的模料容易與金屬發生反應，在鑄件表面生成氣孔。
3.難熔化合物
難熔化合物包括碳化物、硼化物、硫化物、氮化物等。由于這些難熔化合物在空氣中易氧 化，因此用作型殼 材料時，焙燒需在真空下進行。BN是 一種性能優異的特種耐火材料，對熱壓BN與TiNi合金的界面反應情況進行研究時發現，B元素和N元素在TiNi熔體中的擴散較為嚴重，混入后會導致合金脆化。熔融鋯在ZrC ， HfC ， ZrN等多種難熔化合物壓片上的潤濕性實驗，研究了它們 之間的界面反應，ZrN與Zr之間發生化學反應生成了新的物相，其它難熔化合物與熔融鋯之間雖然沒有出現明顯的過渡區，但發生了元素擴散。因此，能否將難熔金屬和難熔化合物用于鋯合金的精密鑄造中還需要進一步的研究。
4.氧 化物
氧 化物是 目前國內外 技術中應用最廣泛的型殼 材料。氧 化物作為型殼 材料有很大的優越性，一方面其導熱率低，保溫性好，可降低合金熔液的冷卻速度，保證熔液更好的充型；另一方面氧 化物在燒結過程中不會被氧 化，無需真空或特殊氣氛保護，也不易吸附氣體，在高溫下對熔融金屬有一定的化學穩定性。工業上常用的氧 化物陶瓷種類很多，但大都不適于用作欽、鋯這類活潑金屬的鑄型材料。目前，研究較多的用于活潑金屬的鑄型材料包括AlZ 03、CaO， ZrOZ、Yz 03等。
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