Лигатура никель в слитках NiTi: состав, свойства и применение
Лигатура никель в слитках NiTi — это компактный металлургический полупродукт, содержащий никель и титан в соотношении, близком к эквиатомному (50/50 ат. %), предназначенный для введения никеля и титана в расплавы специальных сталей, никелевых и титановых сплавов. В отличие от чистого никеля (Ni 99,9 %) и титановой губки, слиток NiTi обеспечивает одновременное легирование двумя элементами с высокой плотностью и низкой ликвацией. Температура плавления лигатуры — 1310 C, плотность — 6,45 г/см, что выше плотности титана (4,51 г/см) и ниже плотности никеля (8,90 г/см). Такое соотношение обеспечивает предсказуемое погружение слитка в объём расплава без всплытия и без осаждения на подину.
Технические характеристики слитков NiTi
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на плавку | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Ni | 47–52 % | ГОСТ 13047.1 | Стабильность аустенита | Аттестация по паспорту |
| Массовая доля Ti | остальное | ГОСТ 19863.1 | Раскисление расплава | Сумма примесей 0,5 % |
| Кислород O | 0,08 % | ГОСТ 17745 | Оксидные включения | Контроль по излому |
| Азот N | 0,04 % | ГОСТ 17745 | Нитридная хрупкость | Лимитируется для ВДП |
| Углерод C | 0,05 % | ГОСТ 22536.1 | Карбиды TiC | Контроль для жаропрочных |
| Размер слитка | 50–200 мм | Штангенциркуль | Скорость растворения | Под загрузочный лоток |
Области применения лигатуры NiTi
- Выплавка нитинола (TiNi) в вакуумно-дуговых печах (ВДП) с расходуемым электродом для производства медицинских стентов и имплантатов.
- Легирование жаропрочных никелевых сплавов типа ХН70Ю в индукционных печах ИСТ-0,5 при производстве лопаток газотурбинных установок.
- Коррекция состава титановых сплавов ВТ6 в электронно-лучевых установках для авиационных крепёжных элементов.
- Введение никеля в коррозионностойкие стали аустенитного класса при выплавке в дуговых печах ДСП-25.
- Производство порошковых смесей для аддитивных технологий (SLM, EBM) с заданным соотношением Ni:Ti.
- Раскисление и модифицирование расплава в литейных комплексах точного литья по выплавляемым моделям.
Технологические особенности ввода в расплав
Слитки NiTi загружают в завалку или вводят в ковш при температуре расплава 1550–1600 C. Растворение слитка диаметром 100 мм в объёме 1 т занимает 4–6 мин при индукционном перемешивании. Усвоение никеля составляет 92–96 %, титана — 85–90 % в зависимости от основности шлака и парциального давления кислорода. Для снижения угара титана рекомендуется вводить лигатуру под слой флюса на основе CaF или в среде аргона. При выплавке в вакууме (остаточное давление 10 Па) потери титана минимальны.
Вопросы и ответы
Какое соотношение никеля и титана в лигатуре NiTi?
Массовая доля никеля составляет 47–52 %, титан — остальное. Соотношение близко к эквиатомному, что соответствует интерметаллиду TiNi.
При какой температуре плавится лигатура NiTi?
Температура плавления — 1310 C. Это ниже температуры плавления чистого никеля (1455 C), что ускоряет растворение в сталеплавильном расплаве.
Как вводить слитки NiTi в расплав?
Слитки загружают в завалку или вводят в ковш под слой флюса на основе CaF при температуре расплава 1550–1600 C. Для минимизации угара титана применяют защиту аргоном.
Какие примеси лимитируются в лигатуре NiTi?
Кислород — не более 0,08 %, азот — не более 0,04 %, углерод — не более 0,05 %. Суммарное содержание примесей не превышает 0,5 %.
