熔化高活性合金时降低碳污染的方法技术

熔化高活性合金时降低碳污染的方法，包括提供具有内面（１２）的石墨坩埚（１０），向石墨坩埚（１０）的内面（１２）提供至少第一保护层（１６），将高活性合金放入具有第一保护层（１６）的坩埚（１０）中，并熔化该高活性合金从而获得具有降低碳污染的熔融合金。

【技术实现步骤摘要】
燃七高活性合金时陶氏碳污染的方法,页域这里描述的实施方式通常涉及在熔化高活性合金时降低碳污染的方 法。更具体地是，这里的实施方式通常描述了MM^用其中具有至少一层保护 层的石墨坩埚，以在熔化高活性合金时斷氐碳污染的方法。背景M感应'劇说常包括在由非导体的高熔点合錄化物制成的钳埚中加热金属，直到在坩埚中的金属炉料被熔化至液体形式。当熔化诸如钛或钛合金 的高活性金属时，典型地会釆用利用冷壁或石墨柑埚的真空感应熔化。但是，由于在发生熔化所需的温度下合金中元素的活性，使得熔化 这些高活性合金时会出现困难。如前所述，由于多数感应熔化系统采用高烙点 合，化物作为感应炉中的坩埚，像铝化钛合金(TiAl)这样的合金具有很髙 的活性以至于它们可以化学侵蚀埘埚中的高熔点合金并污染钛合金。例如，通 常避免使用陶瓷柑锅，因为高活性合金可以分解坩埚并用氧污染钛合金。类似 地，如果使用石墨坩埚，钛和铝都可以从坩埚溶解大量碳到该钛合金中，从而 导致污染。这样的污染导致钛合金机械性能的下降。而且，当冷坩埚熔化为前述的高活性合金的处理提供冶金优势 (metallurgical advantages)的同时，其具有许多技术的和经济的局限，包括低过 热(lowsupeiheat)、由于形成凝^3t成的产率损失、高肯號和有限的渐七能力。 这些局限可能限制其商业生命力。因此，需求在敝高活性合金时用于陶氏碳污染的方法，与现有应 用相比，该方法肖滩使技將瞻济受到更少限制。
技术实现思路
这里的实施方式主要涉及熔化高活性合金时斷氏碳污染的方法，包 括提供具有内面的石墨坩埚、向石墨坩埚的内面提供至少第一保护层、将高活 性合金放入具有第一保护层的坩埚、和熔化该高活性合金来获得陶氏碳污染的 熔融合金。这里的实施方式还主要涉及熔化高活性合金时斷氏碳污染的方法， 包括提供具有内面的石墨坩锅、向石墨坩锅的内面提供第一保护层、将第二保 护层提供到石墨坩锅的内面、将高活性合金放入具有第一保护层的坩锅、和熔 化高活性合金来获得降1氏碳污染的熔融合金。从以下公开中本领域技术人员将清楚这些以及其它特征、方面和优势。附图说明虽然说明书由特别地指出并清楚地主张专利技术的权利要求总结，但是 可以相信通过下歹鹏述及附图可以更好的理解在此阐述的实施方式，其中相同 参考数字f^表相同部件。图1是根据此说明书的坩埚的一实施方式的示意透视图； 图2是根据此说明书的具有至少一层{斜户层的柑埚的一实施方式的示 面图；和图3是根据此说明书的具有至少第一禾嘴二做层的钳埚的一实施方式的 示意截面图。 部件列表 10-石墨坩埚 12-柑埚内面 14-坩埚外面 16-第一保护层 18-第二保护层具体实施方式这里描述的实施方式主要涉及熔化高活性合金时用于降低碳污染的 方法。具体地，这里描述的实施方式涉M用具有至少一层保护层的石墨坩埚 来熔化高活性合金从而生产具有降低污染量的熔融合金的方法，如以下所公开的。参见附图，附图1说明了在此使用的可接受的石墨柑锅10的一实施 方式。石墨坩埚IO可以是本领,术人员所公知的用，疗熔化的任何石墨坩 埚。石墨柑埚10可以具有用于容纳将被熔化的合金的内面12和外面14。石墨坩埚10可以用于熔化高活性合絲如，例如，含有钛、铪、铱或铼元素的合金，以及含有铌，例如硅化铌，或镍，例如铝化镍的先进合金(advanced alJoys)。在一个实施方式中，高活性合金可以包括铝化钛(TiAl)， 特别是含有诸如铌、钽、钨和钼的髙熔点合金元素的TiAl合金。前述的钛合金 可以主要包括约61wtn/。至约71wtc/。的钛、约25wtQ/。至约35wf/。的铝，而合^ij 下的部分包括高熔点合金元素和少量的碳、硼、铬、硅、锰的任意一种以及它 们的组合。这里所使用的"高活性合金"指的是在液相下具有吸收氧的高自由 能的合金。与前述的当采用石墨坩埚来廟七此类高活性合金时可能出现的污染 问题相反，通常如图2所示，由于至少第一保护层16被提供到坩埚10的内面 12,该实施方式可以斷氐熔融合金的污染的发生。更具体地，第一保护层的存 在可以降低熔融合金的碳污染至，融合金可以包含最多约0.015wty。的碳的程 度。这包括招可可以在高活性合金中出现的碳和樹可来自石墨坩埚的反应的碳。 第一保护层16可以包括箔衬里，化物凃层。更具体地，在一个实 施方式中，第一保护层16可以包括由最高约100%的至少一种前述的高熔点合 金元素制成的箔衬里，这些元素可以包括铌、钽、钨和钼。箔衬里可以被模压 Aitf埚10的内面12或者其可以被予MM并WA适当位置。 一旦定位，箔衬里可以mii绕柑埚的机械变形保持在适当位置。由于箔衬里可以具有任何需要的厚度，在一个实施方式中，箔可以具有大约0.005mm至大约2mm的厚度， 在另一实施方式中为大约0.005mm至大约1.5mm,以及在一实施方式中为大约 0.005mm至大约lmm。在另外一个实施方式中，箔衬里可以具有大约0.025mm 的厚度。这里，所需的高活性合金，像TiAl,可以I^A箔衬里坩埚并顿常 为大约137(TC (大约2500下)至大约1700。C (大约3100。F)的旨被熔融。如前述的，相比于在没有衬里的坩埚中熔融的合金的污染量，得到 的熔融合金可以含有陶氐的碳污染量。这是由于箔衬里可以在两方面保护熔融 合金不被污染。首先，箔衬里i!31有助于防止熔融合金在最初接触石墨坩锅而 起到阻挡污染的作用。其次，箔衬里可以作为牺牲层，这样如果部分箔衬里由 于暴露在高温下被熔化，由于箔衬里包含被熔融金属自身所含有的至少一种高 熔点合金元素，因此这也不会污染被 合金。总之，如果箔衬里暴驗高温 下谢七，它将导致除初々始影卜还有大约小于或等于，鹏界限的+/-0.1^/。的铌、 钽、钨或钼被加入熔融合金中。本领域的技术人员应当明白，选来制作箔衬里 的高熔点合金元素应当与在被熔融的高活性合金中具有最高熔点的高熔点合金元素相同。在另一实施方式中，第一保护层16可以包括碳化^T凃层，所逾凃层 M51将前述的至少一种高熔点合金元素施加至脚埚10的内面12接鋭行热处理而形成的，所述高熔点合金元素为铌、钽、钩、钼、以及它们的组合。更具体地，所选的高熔点合金元素可以采用本领:^^:人员公知的任何普通方法， 例如以蒸气沉积或空气等离子髓射为例，被施加到柑埚10的内面12。当施加后，Mil釆用真空热M^iil在还原气氛下加热含有高熔点合金元素的坩埚, 使得高熔点合金元素在碳化气氛下热WMJfiJ在坩埚io的内面12上生 化物凃层。当高活性合金，例如TiAl，在柑埚10中被;t^七，得到的熔融合金与在 无涂层坩埚中得到的熔融合金相比可以又含有相对更少的污染。在一个实施方 式中，相比于无涂层坩埚中的污染量，由高活性合金和石墨坩埚的反应造成的 碳污染的量可以减少大约50%，而且在另外一个实施方式中为大约60%至大约 99%，而在又一实施方式中为从大约75%至大约99%。这些在污染上的陶氐可 以归功于M^了高活性合金和石墨坩埚间的撤虫。在又一实施方式中，石墨坩埚10可以包括至少第一保护层16和第 二傲户层18。更具体地，如果第H斜户层16包括箔衬里，那么第二傲户层18 可以包括碳化物涂层。或者，如果第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
熔化高活性合金时降低碳污染的方法，包括：　　　　提供具有内面（１２）的石墨坩埚（１０）；　　　　将至少第一保护层（１６）施加到所述石墨坩埚（１０）的所述内面（１２）；　　　　将高活性合金放入具有所述第一保护层（１６）的所述坩埚（１０）中；和　　　　熔化所述高活性合金来获得具有降低的碳污染的熔融合金。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TJ凯利，MJ韦默，BP比利，MFX小吉利奥蒂，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]