專利名稱：：Sgs鉭材、鉭制品及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及稀有金屬及其合金領(lǐng)域，特別是一種SGS(StableGrainSize)鉭材、鉭制品及其生產(chǎn)方法，更具體地說，涉及用于高溫狀態(tài)下晶粒長(zhǎng)大緩慢，組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保持良好的力學(xué)性能，使用壽命長(zhǎng)的鉭材、鉭制品及其生產(chǎn)方法。鉭是稀有金屬，具有熔點(diǎn)高、耐腐蝕、塑性好、化學(xué)活性高的特點(diǎn)。基于鉭的以上特點(diǎn)，鉭材及鉭制品常用于高溫下需要良好的強(qiáng)度和剛度的場(chǎng)合，如高溫爐中的加熱器件、隔熱部件、裝料器皿、支撐件和其他爐內(nèi)的高溫原材料。用普通鉭材生產(chǎn)的各種制品，如坩堝、加熱器、隔熱屏等，使用壽命較短。這是因?yàn)殂g是活性金屬，凡是氧、碳、氮、氫等所謂的間隙元素，在一定溫度和時(shí)間的作用下都會(huì)進(jìn)入鉭材中成為雜質(zhì)，普通鉭在高于它的再結(jié)晶溫度以上長(zhǎng)期使用時(shí)，由于爐體內(nèi)情性氣體的純度有限和處理物料吸熱后一些氣體元素被逸出，加上鉭材受熱吸氣的特性，爐內(nèi)保護(hù)氣體雜質(zhì)和物料逸出的氣體雜質(zhì)被吸附在爐中的鉭配件表面，吸附在爐中的鉭配件表面的氧、氫轉(zhuǎn)化為吸附態(tài)的氧、氫原子溶解于鉭晶體之中，長(zhǎng)時(shí)間在高溫度作用下鉭晶體載著日積月累的氧、氮原子而使鉭晶格拓寬，體積膨脹、晶粒硬化，與此同時(shí)晶界中的氧、氮及氧化物、氮化物在長(zhǎng)時(shí)間高溫度下沿晶界遷移的聯(lián)合作用下，使晶界空虛、晶體膨脹、晶粒脆化疏松等，最終使?fàn)t子鉭配件被燒損脆化而報(bào)廢，這對(duì)資源緊缺，價(jià)格昂貴的鉭材及其制品是極為不利的，德國(guó)的斯達(dá)克(H.C.STARCK)公司提供給NRC公司用于爐子鉭配件的SGS鉭制品，采用真空電弧熔煉法生產(chǎn)SGS鉭錠，再利用該鉭錠加工成鉭制品，鉭坩堝壽命為3000爐次/1650℃·2小時(shí)，鉭片加熱器和鉭隔熱屏使用壽命大于1500爐次/1650℃·2小時(shí)。但鉭是高熔點(diǎn)金屬，利用電弧熔煉法生產(chǎn)SGS鉭錠對(duì)設(shè)裝置要求較高，生產(chǎn)成本高，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的在于提供一種SGS鉭材、鉭制品及其生產(chǎn)方法，用這種方法生產(chǎn)的鉭材及其鉭制品在高溫下不僅保持良好的力學(xué)性能，而且在高溫下晶粒長(zhǎng)大緩慢，保持穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，使用壽命提高一倍以上。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種SGS鉭材，它是成分中添加有50～150PPM的稀土金屬元素并經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)或電子轟擊及熱處理而得到的微合金化材料；上述稀土合金元素是金屬釔；一種SGS鉭材的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(1)通過向鉭粉中摻稀土元素，高溫?zé)Y(jié)或電子轟擊得到摻雜鉭錠；(2)將得到的摻雜鉭錠經(jīng)過鍛壓開坯、初軋、精軋、清洗、退火工序制得SGS鉭板材；上述SGS鉭板材的用途，以SGS鉭材為原料，通過下料、沖壓拉伸、鉆孔、焊接、鉚接、車削加工工序制得SGS鉭制品；上述SGS鉭制品是高溫真空爐用鉭配件；上述高溫真空爐用鉭配件包括鉭坩堝、鉭加熱器、鉭隔熱屏、鉭支撐架等。用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的SGS鉭板及鉭制品不但在高溫具有良好的機(jī)械性能，而且高溫使用壽命得到了大大提高，如鉭坩堝的使用壽命達(dá)到了3000爐次/1650℃·2小時(shí)，鉭加熱器和鉭隔熱屏使用壽命達(dá)到1500爐次/1650℃·2小時(shí)。附圖1是本發(fā)明鉭材及鉭制品的加工工藝示意圖。以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述實(shí)施例1在鉭粉中添加110ppm的稀土合金元素——金屬釔，按照?qǐng)D1流程進(jìn)行混料、裝粉，通過燒結(jié)成形的方法生產(chǎn)出直徑為28mm的鉭錠，燒結(jié)溫度控制在2000-2500℃，時(shí)間4-6小時(shí)，將摻釔鉭錠鍛壓為25mm的鍛坯，在溫度為1200℃下真空退火，保溫150分，對(duì)退火鉭錠進(jìn)行初軋，道次加工率是鍛坯厚度的6～8％，軋至厚度為2.5mm時(shí)對(duì)鉭板材進(jìn)行剪邊，頭尾相互用氬弧焊接成卷，焊接時(shí)用清洗劑清洗焊接頭，清洗劑按重量比配制，其中對(duì)清洗后的鉭卷材進(jìn)行去應(yīng)力退火，退火溫度為1320℃，保溫時(shí)間為150分，將去應(yīng)力鉭卷材進(jìn)行精軋，道次加工率為厚度的4～6％，張力為2～3格，軋到板厚度為不同厚度的SGS鉭板材，用99.5％四氯化碳進(jìn)行清洗，對(duì)清洗精軋鉭板材進(jìn)行退火，退火溫度為1320℃，保溫時(shí)間為150分，得到SGS鉭板材。實(shí)施例2在鉭粉中添加70ppm的稀土合金元素——金屬釔，按照?qǐng)D1流程進(jìn)行混料、裝粉，采用電子轟擊的方法生產(chǎn)出直徑30mm的鉭錠，采用例1的同樣工序?qū)⑵浼庸こ蒘GS鉭材。實(shí)施例3從實(shí)施例1得到的SGS鉭板材中沖取厚度為1.14mm，直徑為235mm的圓片料，用模具進(jìn)行坩堝體拉伸，拉伸高度為36mm，用模具在坩堝底部中心沖取直徑為23.5mm的中心孔，用模具在坩堝底部壓上高度為2.6mm的環(huán)筋，用模具進(jìn)行翻邊，車削后翻邊高度為3.3mm，再用模具在坩堝側(cè)面沖尺寸為6×2.5mm的支撐耳裝配孔，在上述SGS鉭板上剪下尺寸為1.14×37×68mm的毛坯料，用模具卷成內(nèi)徑為20.62mm的中心管，管縫用氬弧焊焊接，再用模具在中心管高度中部擠壓外徑為26mm的凸筋，用車床平齊端口后中心管高度為37mm，再在上述SGS鉭板上剪下支撐耳的毛坯料，用折邊模具折出對(duì)稱的支撐耳，把支撐耳插入坩堝體上的裝配孔中，向外翻過并漲緊，再把中心管用裝配模具壓裝在坩堝體的中心管孔中，將坩堝進(jìn)行退火，退火溫度為1320℃，保溫60分鐘，得到鉭坩堝，經(jīng)用戶試用，其壽命達(dá)到了300O爐次/165O℃·2小時(shí)。實(shí)施例4從實(shí)施例1得到的SGS擔(dān)板材中依據(jù)圖紙用剪板機(jī)剪取夾環(huán)和發(fā)熱片的板料，用鎢極氬弧焊機(jī)將兩片夾環(huán)板料雙面焊接，焊縫表面平整光滑、無夾層、咬邊和裂紋，設(shè)計(jì)和制做專用壓弧模具，利用沖床對(duì)發(fā)熱片壓弧弧度為R127。將SGS擔(dān)棒，在車床上車削成19.05×177.8mm鉭棒，再用刨床創(chuàng)平。據(jù)圖紙的要求，利用24006鉆床鉆孔，用鋁鉚釘將加工好的夾環(huán)、發(fā)熱片和鉭棒鉚接在一起。在高真空電阻爐中退火，退火溫度為1320℃，保溫時(shí)間為120分鐘，出爐后即得SGS鉭加熱器。經(jīng)試用，其壽命達(dá)到了1600爐次/1650℃·2小時(shí)。實(shí)施例5按隔熱屏圖紙尺寸，在實(shí)施例1制得的SGS鉭板材中選取合適厚度板材，用劃針畫上線，再用剪刀沿劃好的線剪下，根據(jù)圖紙的要求，設(shè)計(jì)和制作專用模板，用模板沖壓出孔洞，對(duì)于小孔可用手槍鉆鉆取，檢驗(yàn)與圖紙相符，用鋁鉚釘將加工好的隔熱片鉚接在一起。將鉚接好的隔熱片按產(chǎn)品圖紙的要求組裝起來，在高真空電阻爐進(jìn)行退火，退火溫度為1320℃，保溫時(shí)間為120分鐘，出爐后即得到SGS鉭隔熱屏，經(jīng)用戶試用，其壽命達(dá)到了1600爐次/165O℃·2小時(shí)。權(quán)利要求1.一種SGS鉭材，其特征在于它是成分中添加有50～150PPM的稀土金屬元素并經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)或電子轟擊及熱處理而得到的微合金化材料。2.如權(quán)利要求1所述的SGS鉭材，其特征在于上述稀土合金元素是金屬釔。3.一種SGS鉭材的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)通過向鉭粉中摻稀土元素，高溫?zé)Y(jié)或電子轟擊得到摻雜鉭錠；(2)將得到的摻雜鉭錠經(jīng)過鍛壓開坯、初軋、精軋、清洗、退火工序制得SGS鉭板材；4.一種SGS鉭板材的用途，其特征在于以SGS鉭材為原料，通過下料、沖壓拉伸、鉆孔、焊接、鉚接、車削等加工工序制得SGS鉭制品。5.如權(quán)利要求4所述的SGS鉭板材的用途，其特征在于上述SGS鉭制品是高溫真空爐用鉭配件。6.如權(quán)利要求5所述的SGS鉭板材的用途，其特征在于上述高溫真空爐用鉭配件包括鉭坩堝、鉭加熱器、鉭隔熱屏、鉭支撐架等。全文摘要本發(fā)明是一種SGS鉭材、鉭制品及其生產(chǎn)方法，SGS鉭材是成分中添加有50～150PPM的稀土金屬元素并經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)或電子轟擊及熱處理而得到的微合金化材料。該方法是通過向鉭粉中摻稀土元素，通過高溫?zé)Y(jié)或電子轟擊得到摻雜鉭錠，再經(jīng)過鍛壓開坯、初軋、精軋、清洗、退火工序制得SGS鉭板材。SGS鉭板材通過下料、沖壓拉伸、鉆孔、焊接、鉚接、車削加工工序制得SGS鉭制品。用該方法生產(chǎn)的SGS鉭材及其制品具有較好的高溫性能，使用壽命提高一倍以上。文檔編號(hào)C22C27/00GK1393571SQ01122238公開日2003年1月29日申請(qǐng)日期2001年6月23日優(yōu)先權(quán)日2001年6月23日發(fā)明者馬世光,趙永升,楊金峰,馬萬金,瞿康發(fā)申請(qǐng)人:西北稀有金屬材料研究院