Способ получения гомогенного сплава TiNiTa Российский патент 2020 года по МПК C22F1/18 C22C1/02 

Изобретение относится к области металлургии, а именно способу получения гомогенных слитков титанового сплава TiNiTa. Задачей изобретения является создание способа промышленно выгодного получения гомогенных слитков за два этапа выплавки на электродуговых печах с нерасходуемым и расходуемым электродами. Полученные слитки имеют габариты пригодные для производства фольг и тонких проволок для изготовления медицинских изделий типа Стент и Кава-фильтр.

Известен способ получения полуфабрикатов из сплавов с памятью формы NiTi (Патент США US 8916091 В2 B22F 3/15, дата публикации 23.12.2014), включающий два способа получения сплавов титан никель, параллельное использование которых повышает экономическую целесообразность перед раздельным использованием каждого из способов в отдельности. Так оба способа подразумевают использование в качестве исходного материла подготовленные порошки титана и никеля с требуемым составом. При производстве порошка получаются фракции разного размера. Меньшую фракцию в производстве используют для получения сплавов методом литьем под давлением металла, большую до 100 мкм - в горячем изостатическом прессовании. Фракция более 100 мкм не используется в способе. Получение порошка точного состава является дорогой операцией и использование лишь одного из способов получения слитков экономически не целесообразно. Применение обоих способов позволяет использовать значительную часть порошка, снижая таким образом затраты на исходный материал.

К недостаткам данного способа относится использование в качестве исходного материала порошка, что влечет два существенных недостатка. Первый связан с экономической составляющей, так как получение порошка и его рассеивание по фракциям ведет ощутимому увеличению стоимости исходного материала, а использование метода горячего изостатического прессования является дорогостоящим методом получения слитков. Вторым недостатком является химическая чистота, при производстве порошка неизбежно ухудшение качества состава в связи с высокой способностью титана связываться с кислородом.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ выплавки никеле-титановых сплавов (Патент РФ RU 2690130 С2 МПК С22С 1/02, F27B 14/04, С22С 19/00, заявка от 09.06.2015) содержащий в своей сути порядок расположения исходных материалов в тигле и режим разогрева и плавления, обеспечивающий дегазацию исходных материалов при нагреве в вакууме, плавку в несколько этапов, что обеспечивает высокое качество по химическому составу и однородности слитка. В качестве исходных материалов предполагается использование титановой губки, никелевых пластин и порошков легирующих элементов, что является экономически выгодным.

В предлагаемом способе приводится выплавка с использованием иного типа плавильных печей, а именно вакуумных электродуговых печах с расходуемым и не расходуемым электродом.

Задачей изобретения является создание способа выплавки слитков TiNiTa.

Техническим результатом является способ выплавки слитков на вакуумных электродуговых печах, обеспечивающий однородность слитка, высокое качество по химическому составу и экономическую целесообразность, благодаря двум этапам выплавки, исходным материалам в виде титановой губки, никелевой пластине и танталовой пластине. Титановая губка является экономически выгодной и высокочистой.

Технический результат достигается тем, что в способе получения гомогенного сплава TiNiTa, включающем укладку сырья в медный водоохлаждаемый поддон, переплавку в инертной среде нерасходуемым электродом, сборку из промежуточных слитков расходуемого электрода и переплавку в вакууме.

Проведение выплавки заключается в подготовке навесок требуемого состава. Укладки навесок в медный водоохлаждаемый поддон вакуумной электродуговой печи следующим образом, на дно поддона укладываются никелевые пластины, на них кладется спрессованная титановая губка, сверху укладывается танталовая пластина. В дополнительную лунку укладывается цирконий, являющийся геттером. Печь вакуумируется до остаточного давления 10^-3 мм рт.ст., наполняется аргоном высокой чистоты. Первым расплавляется циркониевый геттер для удаления помесного кислорода в инертном газе. Далее производится расплав исходных материалов до образования единого слитка. На этапе плавки полученный слиток устанавливают на место нерасходуемого электрода и проводят переплав в вакууме в режиме расходуемого электрода, при этом отмечается дегазация материала, то есть очистка от примесей газов. На выходе слиток шлифуется.

Пример конкретной реализации изобретения:

В качестве исходных материалов применялся иодидный титан в виде губки. Никель технически чистый в виде пластины. Тантал ТВЧ в виде пластины. Масса навески составляла 240 г. Укладка в поддон происходила в последовательности снизу никель, сверху тантал. Так, чтобы наиболее тугоплавкий материал располагался ближе к дуге от нерасходуемого электрода. Печь вакуумировалась до остаточного давления 10^-3 мм рт.ст., камера печи наполнялась аргоном высокой чистоты. Дуга зажигается на циркониевый геттер, на первом этапе проводилась его расплавка для поглощения возможных примесей. Далее производился расплав исходных материалов до образования единого слитка. После остывания слитка, его переустанавливали на место нерасходуемого электрода. На втором этапе плавки проводился переплав в режиме расходуемого электрода в вакууме, электродом являлся слиток, полученный на первом переплаве. На выходе слиток шлифовался для придания финального вида.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения гомогенных слитков титанового сплава TiNiTa. Способ получения слитка гомогенного сплава TiNiTa включает укладку навесок исходных материалов в медный водоохлаждаемый поддон вакуумной электродуговой печи, при этом на дно поддона укладывают никелевые пластины, на них кладут спрессованную титановую губку, а сверху - танталовую пластину, в дополнительную лунку укладывают являющийся геттером цирконий, печь вакуумируют до остаточного давления 10^-3 мм рт.ст. и наполняют аргоном высокой чистоты. На первом этапе плавки зажигают дугу между нерасходуемым электродом и циркониевым геттером для удаления помесного кислорода в инертном газе, затем производят расплавление исходных материалов до получения единого слитка, а на втором этапе плавки полученный слиток устанавливают на место нерасходуемого электрода и проводят переплав в вакууме в режиме расходуемого электрода с последующей шлифовкой слитка. Получают однородный слиток высокого качества по химическому составу. 1 пр.

Способ получения слитка гомогенного сплава TiNiTa, включающий укладку навесок исходных материалов в медный водоохлаждаемый поддон вакуумной электродуговой печи, при этом на дно поддона укладывают никелевые пластины, на них кладут спрессованную титановую губку, а сверху - танталовую пластину, в дополнительную лунку укладывают являющийся геттером цирконий, печь вакуумируют до остаточного давления 10^-3 мм рт.ст. и наполняют аргоном высокой чистоты, на первом этапе плавки зажигают дугу между нерасходуемым электродом и циркониевым геттером для удаления помесного кислорода в инертном газе, затем производят расплавление исходных материалов до получения единого слитка, а на втором этапе плавки полученный слиток устанавливают на место нерасходуемого электрода и проводят переплав в вакууме в режиме расходуемого электрода с последующей шлифовкой слитка.