本發(fā)明涉及一種Ti-Al系合金的脫氧方法，其是從使用由鈦材料和鋁材料構(gòu)成的、合計(jì)含有0.1質(zhì)量％以上的氧的合金材料制作而成的Ti-Al系合金除去氧的方法。

背景技術(shù)：

近年來，作為面向飛機(jī)、汽車的金屬原材，Ti-Al系合金的需要不斷提高。在制造這樣的以活性金屬鈦為主成分的Ti-Al系合金等鈦合金時(shí)，需要防止熔解中的氧導(dǎo)致的污染，一直以來采用真空電弧熔解法(VAR)、電子束熔解法(EB)、等離子電弧熔解法(PAM)、真空感應(yīng)熔解法(VIM)、水冷銅式感應(yīng)熔解法(CCIM)等熔解法。

上述熔解法中，VAR、EB、VIM這樣的熔解法是在真空氣氛下進(jìn)行合金的熔解的熔解法，在Ti-Al系合金的熔解中，采用這樣的熔解法的情況下，不僅作為合金元素的Al，而且Ti也在熔解中揮發(fā)而發(fā)生損失。也就是說，在工業(yè)工藝中，將Ti-Al系合金控制為目標(biāo)組成是極為困難的，結(jié)果，現(xiàn)狀是還導(dǎo)致制造成本的增加。

另外，為了熔煉氧含量少的Ti-Al系合金，使用氧含量少的高品位的鈦材料制造Ti-Al系合金是有效的，但是高品位的鈦材料價(jià)格昂貴，特別是近年來有高漲的傾向，因此想要使用雖然比高品位的鈦材料的氧含量多但廉價(jià)的海綿鈦、廢料原料、金紅石礦石(TiO₂)等較低品位的鈦材料來制造Ti-Al合金的需求日益高漲。

Ti是活性金屬，與熔解的氣氛中存在的雜質(zhì)、特別是與氧的鍵合力極強(qiáng)，因此降低熔解中從外部攝入的氧，以往一直在研究如何防止污染的對策。但是現(xiàn)狀是，不容易將一度在Ti中固溶的氧除去，其研究本身少，作為現(xiàn)有技術(shù)有以下所示那樣的提案。

專利文獻(xiàn)1中，公開了關(guān)于低氧Ti-Al系合金的制造方法和低氧Ti-Al系合金的發(fā)明，在其第[0013]段記載，“若在高于1×10^-2Torr的真空氣氛下強(qiáng)制地除去Al，則隨之熔液中的氧量也減少，通過從比最終目標(biāo)組成的Al含量更多地含有Al的組成的熔液中強(qiáng)制地除去Al，從而能夠制造最終目標(biāo)組成的Ti-Al系合金，同時(shí)能夠使氧減少到200ppm以下。”。

即，專利文獻(xiàn)1記載的低氧Ti-Al系合金的制造方法是在低于1.33Pa(1×10^-2Torr)的壓力的高真空氣氛下制造低氧Ti-Al系合金的方法，在這樣的高真空氣氛下的熔解中，不僅作為合金元素的Al，而且Ti也發(fā)生揮發(fā)損失，雖然可以說作為低氧Ti-Al系合金的制造方法是有效的方法，但需要有富余地添加Ti和Al，擔(dān)心制造成本的增加。

另外，專利文獻(xiàn)2中，公開了關(guān)于低氧Ti-Al系合金及其制造方法的發(fā)明，在其第[0010]段記載，“本發(fā)明是用于解決上述問題點(diǎn)的，目的在于，在以Ti-Al為主成分的合金系的熔煉中，用Ca脫氧，將過剩的Ca蒸發(fā)除去和無污染均勻熔解，由此提供高純度的低氧Ti-Al系合金及其制造方法?！?。

該方法可以說是用于制造低氧Ti-Al系合金的有效方法，是經(jīng)過金屬Ca添加熔解以及金屬Ca除去、然后用于均質(zhì)化的熔解的多個(gè)工序的方法，另外，也是由于金屬Ca固溶于鈦中，因此難以完全除去殘留Ca的方法，是擔(dān)心制造成本和制造時(shí)間的增加、沒有完全除去的殘留Ca導(dǎo)致的Ti-Al系合金的污染、各種特性的變化的方法。

專利文獻(xiàn)3中，公開了關(guān)于TiAl基合金的鑄錠制造方法的發(fā)明，在其第[0017]段中記載能夠在鑄錠的全部區(qū)域減少氧含量。另外，在其權(quán)利要求1中記載，“一種TiAl基合金的鑄錠制造方法，其特征在于，將Ti原料的氧含量設(shè)為800ppm以下，將Al原料的氧含量設(shè)為100ppm以下，并且在其它合金成分為Cr、V、Nb的情況下將它們的氧含量設(shè)為2000ppm以下，在其它合金成分為Mn的情況下將其氧含量設(shè)為3000ppm以下”。

可見，專利文獻(xiàn)3中記載的TiAl基合金的鑄錠制造方法可以說是能夠降低鑄錠的氧含量的有效方法，但該方法是使用氧含量低的高品位的材料來得到氧含量低的TiAl基合金的方法，而不是使用氧含量較高的低品位的Ti材料的方法。另外，實(shí)施例中僅記載了Al的含量較低為30質(zhì)量％的TiAl合金。

另外，專利文獻(xiàn)4中，公開了關(guān)于鈦-鋁合金鑄造物的鑄造方法的發(fā)明，記載了將作為原料的海綿鈦熔融，在該熔融鈦中，添加作為原料的鋁，調(diào)制含有規(guī)定量的鈦和鋁的鈦-鋁合金，在其權(quán)利要求2和第[0020]段中記載了該海綿鈦的氧含量為350ppm以下，另外，實(shí)施例中記載了海綿鈦的氧含量為0.03wt％。

可見，專利文獻(xiàn)4中記載的鈦-鋁合金鑄造物的鑄造方法是，作為原料使用氧含量為350ppm以下(相當(dāng)于0.035質(zhì)量％以下)的高品位的海綿鈦，使用氧含量低的高品位的材料來得到氧含量低的鈦-鋁合金鑄造物的方法，而不是使用氧含量較高的低品位的鈦材料的方法。另外，實(shí)施例中僅記載了Al的含量較低為34質(zhì)量％的鈦-鋁合金鑄造物。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平5-59466號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平5-140669號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2009-113060號公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開平5-154642號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明為了解決上述以往的問題而完成的，其課題在于，提供一種Ti-Al系合金的脫氧方法，其使用氧含量高的低品位的鈦材料，即使不設(shè)為高真空氣氛也能夠容易地制造目標(biāo)組成且氧含量少的Ti-Al系合金。

用于解決問題的手段

本發(fā)明的Ti-Al系合金的脫氧方法的特征在于，將使用由鈦材料和鋁材料構(gòu)成的、合計(jì)含有0.1質(zhì)量％以上的氧的合金材料制作而成的、含有40質(zhì)量％以上的Al的Ti-Al系合金在1.33Pa以上的氣氛下，通過使用水冷銅容器的熔解法熔解并保持，由此使上述Ti-Al系合金的氧含量降低。

另外，優(yōu)選在將上述Ti-Al合金熔解之前或熔解中，添加在氧化鈣中配合了35～95質(zhì)量％的氟化鈣的CaO-CaF₂助熔劑。

另外，上述使用水冷銅容器的熔解法優(yōu)選為電弧熔解法、等離子電弧熔解法、感應(yīng)熔解法中的任一種。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的Ti-Al系合金的脫氧方法，使用氧含量高為0.1質(zhì)量％以上的低品位且廉價(jià)的鈦材料，即使不設(shè)為高真空氣氛也能夠容易地制造Al和Ti的揮發(fā)損失少(實(shí)質(zhì)上不降低)、目標(biāo)組成且氧含量少的Ti-Al系合金。

需要說明的是，若將通過本發(fā)明的Ti-Al系合金的脫氧方法得到的Al含量為40質(zhì)量％以上且氧含量少的Ti-Al系合金用低氧鈦稀釋，則能夠較容易且廉價(jià)地制造Al含量低于40質(zhì)量％且氧含量少的Ti-Al系合金。

附圖說明

圖1為表示熔解后的Ti-Al系合金中的Al含量與氧含量的關(guān)系的圖表。

圖2為表示CaO-CaF₂助熔劑中的氟化鈣的配合量與熔解后的Ti-Al系合金中的氧含量的關(guān)系的圖表。

圖3為表示Ti-Al系合金樣品的熔解時(shí)間與熔解前后的質(zhì)量變化率的關(guān)系的圖表。

圖4為表示Ti-Al系合金樣品的Al含量與熔解前后的質(zhì)量變化率的關(guān)系的圖表。

圖5為表示Ti-Al系合金中固溶的最大氧量的圖表。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明人等為了發(fā)現(xiàn)使用低品位的海綿鈦、廢料原料、金紅石礦石(TiO₂)等大量含氧的低品位的鈦材料，即使不設(shè)為高真空氣氛也能夠容易地制造Al和Ti的揮發(fā)損失少(實(shí)質(zhì)上不降低)、目標(biāo)的組成且氧含量少的Ti-Al系合金的方法，進(jìn)行了深入研究。

根據(jù)X.L.Li，R.Hillel，F(xiàn).Teyssandier，S.K.Choi，andF.J.J.Van.Loo，Acta Metall.Mater.，40{11}3147-3157(1992)中示出的Ti-Al-O的3元系相圖，Ti-Al系合金中固溶的最大氧量設(shè)想為圖5所示的虛線那樣的關(guān)系。由該事實(shí)出發(fā)，本發(fā)明人等著眼于含有高濃度的Al的Ti-Al系合金的固溶氧濃度變低。其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)即使是使用低品位的鈦材料制作而成的Ti-Al系合金，若為含有40質(zhì)量％以上的Al的Ti-Al系合金，則即使非高真空氣氛下，脫氧反應(yīng)也在使用水冷銅容器的熔解中進(jìn)行，而且，能夠容易地制造Al、Ti的揮發(fā)損失少(實(shí)質(zhì)上不降低)、目標(biāo)組成的低氧Ti-Al系合金，以至于完成本發(fā)明。

另外，進(jìn)一步進(jìn)行研究的結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，在熔解Ti-Al系合金之前或熔解中，通過將在鈦中不固溶的特定成分組成的CaO-CaF₂助熔劑作為脫氧反應(yīng)促進(jìn)劑添加，從而該脫氧反應(yīng)更可靠地進(jìn)行。需要說明的是，向Ti-Al系合金添加CaO-CaF₂助熔劑帶來的脫氧反應(yīng)是，作為Ti-Al系合金的脫氧生成物的Al₂O₃固溶于所添加的CaO-CaF₂助熔劑中從而體現(xiàn)的現(xiàn)象，該CaO-CaF₂助熔劑的熔點(diǎn)必須是推測為Ti-Al系合金的熔解溫度的大致1800K以下。

以下，基于實(shí)施方式進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。

本發(fā)明的Ti-Al系合金的脫氧方法是：將使用由鈦材料和鋁材料構(gòu)成的、合計(jì)含有0.1質(zhì)量％以上的氧的合金材料制作而成的、含有40質(zhì)量％以上的Al的Ti-Al系合金在1.33Pa以上的氣氛下，通過使用水冷銅容器的電弧熔解法、等離子電弧熔解法、感應(yīng)熔解法等熔解法熔解并保持，由此使上述Ti-Al合金的氧含量降低的方法，作為上述鈦材料，使用低品位的海綿鈦、廢料原料、金紅石礦石(TiO₂)等。

在Ti-Al系合金的制作中，使用低品位的海綿鈦、廢料原料、金紅石礦石(TiO₂)等氧含量多的鈦材料的理由是，這些鈦材料廉價(jià)且容易供應(yīng)。將這些由鈦材料和鋁材料構(gòu)成的合金材料的氧的合計(jì)含量定為0.1質(zhì)量％以上是的理由是，若合金材料中的氧的合計(jì)含量低于0.1質(zhì)量％，則氧的含量很少而脫氧本身沒有必要。需要說明的是，本發(fā)明中，氧的含量的上限沒有規(guī)定，但認(rèn)為上述合金材料中實(shí)際含有的氧的合計(jì)含量的上限為25.0質(zhì)量％左右。

另外，將上述使用由鈦材料和鋁材料構(gòu)成的合金材料制作而成的Ti-Al系合金的Al含量設(shè)為40質(zhì)量％以上的理由是，若Ti-Al系合金中的Al含量為40質(zhì)量％以上，則即使是1.33Pa以上的氣氛下而不是高真空氣氛下，Ti-Al系合金的脫氧反應(yīng)也通過使用水冷銅容器的電弧熔解法、等離子電弧熔解法、感應(yīng)熔解法等熔解法進(jìn)行。該脫氧反應(yīng)是通過在Al含量高的Ti-Al系合金中固溶氧濃度降低，過飽和的氧與Al鍵合形成Al₂O₃從而體現(xiàn)的現(xiàn)象。即，氧以Al₂O₃的形態(tài)從Ti-Al系合金中排出。若Ti-Al系合金的Al含量為40質(zhì)量％以上，則脫氧反應(yīng)在Ti-Al系合金熔解的大致1800K以上的溫度下進(jìn)行。

需要說明的是，本發(fā)明中，使用由鈦材料和鋁材料構(gòu)成的合金材料制作而成的Ti-Al系合金的Al含量的上限沒有特別規(guī)定，但優(yōu)選上限為70質(zhì)量％，更優(yōu)選為60質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為50質(zhì)量％。Ti-Al系合金還含有Al以外的其它合金元素、氧等雜質(zhì)，若作為合金元素的Al的含量變得過多，則Ti的比例變少而不能稱為Ti-Al系合金。另外，設(shè)為1.33Pa以上的氣氛下，其上限沒有規(guī)定，但可以設(shè)想實(shí)際的上限為5.33×10⁵Pa左右。另外，氣氛壓力的優(yōu)選下限為10Pa，進(jìn)一步優(yōu)選為1.0×10²Pa，從氣氛控制的容易程度等出發(fā)，特別優(yōu)選設(shè)為1.0×10⁴Pa以上。

另外，進(jìn)行Ti-Al系合金的脫氧時(shí)，在熔解Ti-Al合金之前或熔解中，通過添加助熔劑作為脫氧反應(yīng)促進(jìn)劑，能夠更可靠地進(jìn)行脫氧反應(yīng)。在該Ti-Al系合金中作為脫氧反應(yīng)促進(jìn)劑添加的助熔劑必須為熔點(diǎn)低于Ti-Al系合金的熔解溫度的低熔點(diǎn)助熔劑，本發(fā)明中在低熔點(diǎn)助熔劑之中，采用了從性能、品質(zhì)、成本的觀點(diǎn)出發(fā)認(rèn)為最優(yōu)選的CaO-CaF₂助熔劑。

在制造氧含量少的Ti-Al系合金時(shí)，通過將該CaO-CaF₂助熔劑添加到Ti-Al系合金中從而脫氧反應(yīng)被進(jìn)一步促進(jìn)，但如上所述，若CaO-CaF₂助熔劑的熔點(diǎn)為Ti-Al系合金的熔解溫度即約1800K以下則脫氧反應(yīng)不被促進(jìn)。通過助熔劑添加從而脫氧反應(yīng)被促進(jìn)的理由是，通過脫氧反應(yīng)而生成的Al₂O₃在助熔劑中被吸收，由此Al₂O₃的活度降低，隨之氧濃度降低。

需要說明的是，Al脫氧反應(yīng)可以由以下的式(1)表示，反應(yīng)常數(shù)可以由式(2)表示。在體現(xiàn)本脫氧反應(yīng)的Al/Al₂O₃平衡狀態(tài)下，式(2)的K為一定，但基于脫氧反應(yīng)的aAl幾乎沒有變化，因此若以下的式(2)中的aAl₂O₃降低(若在助熔劑中被吸收則無限接近零)，則隨之式(2)中的PO₂(含氧濃度)也降低。

2Al(inAl)+3/2O₂(inTi-Al)＝Al₂O₃···式(1)

K＝aAl₂O₃/(aAl²·PO₂^3/2)···式(2)

在CaO-CaF₂助熔劑的氟化鈣的配合量低于35質(zhì)量％的情況下，CaO-CaF₂助熔劑的熔點(diǎn)超過1800K，不能得到添加CaO-CaF₂助熔劑帶來的脫氧反應(yīng)的促進(jìn)作用。另一方面，若氟化鈣的配合量超過95質(zhì)量％，則發(fā)生氟導(dǎo)致的污染。因此，本發(fā)明中，添加在氧化鈣中配合了35～95質(zhì)量％的氟化鈣的CaO-CaF₂助熔劑。該CaO-CaF₂助熔劑的氟化鈣的更優(yōu)選配合量為60～90質(zhì)量％。需要說明的是，CaO-CaF₂助熔劑的添加量相對于Ti-Al系合金的質(zhì)量優(yōu)選設(shè)為5～20％的質(zhì)量。

需要說明的是，說明了本發(fā)明的Ti-Al系合金的脫氧方法是Ti-Al系合金的Al、Ti的揮發(fā)損失少(實(shí)質(zhì)上不降低)、使氧含量降低的方法，但實(shí)質(zhì)上能夠容許的Al、Ti的含量的降低率為5.0％以下。也就是說，實(shí)質(zhì)上表示5.0％以下。

實(shí)施例

以下，例舉實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明本來不受下述實(shí)施例限制，也可以在能夠符合本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)適當(dāng)加以變更來實(shí)施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。

(Ti-Al系合金中的Al含量與熔解后的氧含量的關(guān)系)

·等離子電弧熔解法、無助熔劑添加

通過用使用水冷銅容器的100kW等離子電弧爐熔解，其后保持，從而實(shí)施使用由鈦材料和鋁材料構(gòu)成的合金材料制作而成的、氧含量為0.8質(zhì)量％的Ti-Al系合金的脫氧。為了研究Ti-Al系合金的Al含量對熔解導(dǎo)致的脫氧反應(yīng)帶來的影響，準(zhǔn)備了分別使用Al含量為10質(zhì)量％、20質(zhì)量％、30質(zhì)量％、40質(zhì)量％、50質(zhì)量％、60質(zhì)量％的Ti-Al系合金制作而成的樣品。需要說明的是，將各樣品設(shè)為100g，等離子氣體僅使用Ar，熔解中的壓力設(shè)為1.20×10⁵Pa。將使用100kW等離子電弧爐進(jìn)行熔解、保持后的Ti-Al系合金中的Al濃度(Al含量)與熔解后的氧濃度(氧含量)的關(guān)系示于圖1。

根據(jù)圖1可知，Al含量到10～30質(zhì)量％為止的Ti-Al系合金的熔解后的氧含量在0.8質(zhì)量％前后沒有變化，但對于Al含量為40質(zhì)量％以上的Ti-Al系合金而言熔解后氧含量降低。由該結(jié)果可知，Ti-Al系合金的Al含量若為40質(zhì)量％以上，則通過熔解而脫氧反應(yīng)進(jìn)行。

·等離子電弧熔解法、有助熔劑添加

另外，對于上述試驗(yàn)中熔解后氧含量降低的、Al含量為30質(zhì)量％、40質(zhì)量％、60質(zhì)量％的Ti-Al系合金，為了研究添加CaO-CaF₂助熔劑帶來的脫氧反應(yīng)的促進(jìn)的狀況，除了添加CaO-CaF₂助熔劑以外，設(shè)為與不添加助熔劑時(shí)完全相同的條件，實(shí)施了基于等離子電弧熔解的Ti-Al合金的脫氧。需要說明的是，CaO-CaF₂助熔劑中的氟化鈣的配合量設(shè)為80質(zhì)量％，CaO-CaF₂助熔劑的添加量設(shè)為5g。將結(jié)果示于圖1。

根據(jù)圖1可知，在添加CaO-CaF₂助熔劑的情況下，Al含量為40質(zhì)量％、60質(zhì)量％的任一情況下，都與不添加CaO-CaF₂助熔劑的情況相比，進(jìn)一步促進(jìn)脫氧。另外，對于熔解后的Ti-Al合金中的氧含量(質(zhì)量比，以下氧含量全部以質(zhì)量比表示。)而言，在Al含量為40質(zhì)量％的情況下，不添加CaO-CaF₂助熔劑時(shí)為5400ppm，添加CaO-CaF₂助熔劑時(shí)為2400ppm，另外，Al含量為60質(zhì)量％的情況下，不添加CaO-CaF₂助熔劑時(shí)為280ppm，添加CaO-CaF₂助熔劑時(shí)為220ppm。

·使用氧化鈦材料作為鈦材料的情況

另外，另行通過用使用水冷銅容器的100kW等離子電弧爐熔解，其后保持，從而實(shí)施使用由氧化鈦材料和鋁材料構(gòu)成的合金材料制作而成的、氧含量為16.3質(zhì)量％的Ti-Al系合金的脫氧。此時(shí)，Ti-Al系合金的Al含量設(shè)為60質(zhì)量％，實(shí)施了添加CaO-CaF₂助熔劑的情況與不添加的情況這二者。需要說明的是，等離子氣體僅使用Ar，熔解中的壓力設(shè)為1.20×10⁵Pa，CaO-CaF₂助熔劑中的氟化鈣的配合量設(shè)為80質(zhì)量％，CaO-CaF₂助熔劑的添加量設(shè)為5g。

進(jìn)行熔解、保持后的Ti-Al系合金中的氧含量在不添加CaO-CaF₂助熔劑的情況下為540ppm左右，即使是將氧化鈦用于原料而氧含量超過10質(zhì)量％那樣的材料，也相當(dāng)?shù)匕l(fā)揮脫氧效果。在添加CaO-CaF₂助熔劑的情況下，Ti-Al系合金中的氧含量為330ppm左右，能夠確認(rèn)通過添加助熔劑，進(jìn)一步發(fā)揮脫氧效果。

·感應(yīng)熔解法、無助熔劑添加

另外，代替等離子電弧熔解法，采用使用水冷銅容器的感應(yīng)熔解法，與上述等離子電弧熔解法同樣地實(shí)施從氧含量為0.8質(zhì)量％的Ti-Al系合金的脫氧試驗(yàn)。為了研究Ti-Al系合金的Al含量對脫氧反應(yīng)帶來的影響，分別熔煉了Al含量為37質(zhì)量％、39質(zhì)量％、51質(zhì)量％的Ti-Al系合金。需要說明的是，各熔解中，熔解量設(shè)為20kg，熔解腔內(nèi)氣氛設(shè)為Ar，熔解中的壓力設(shè)為7.0×10⁴Pa。將使用感應(yīng)熔解爐進(jìn)行熔解、保持后的Ti-Al系合金中的Al濃度(Al含量)與氧濃度(氧含量)的關(guān)系、以及使用等離子電弧熔解法的情況的數(shù)據(jù)一并示于圖1。

根據(jù)圖1可知，與采用等離子電弧熔解法的情況同樣，從Al含量超過40質(zhì)量％的附近開始，熔解后的氧含量降低。由該結(jié)果可知，在感應(yīng)熔解法的情況下也與等離子電弧熔解法同樣，若Ti-Al系合金的Al含量變?yōu)?0質(zhì)量％以上則通過熔解而脫氧反應(yīng)進(jìn)行。

·感應(yīng)熔解法、有助熔劑添加

另外，對于Al含量為40質(zhì)量％、48質(zhì)量％、59質(zhì)量％的Ti-Al系合金，為了研究添加CaO-CaF₂助熔劑帶來的脫氧反應(yīng)的促進(jìn)狀況，實(shí)施了基于使用水冷銅容器的感應(yīng)熔解法的Ti-Al合金的脫氧。需要說明的是，各熔解中，熔解腔內(nèi)氣氛設(shè)為Ar，熔解中的壓力設(shè)為7.0×10⁴Pa，CaO-CaF₂助熔劑中的氟化鈣的配合量設(shè)為80質(zhì)量％，CaO-CaF₂助熔劑的添加量設(shè)為金屬質(zhì)量的10％。將結(jié)果示于圖1。

根據(jù)圖1可知，采用使用水冷銅容器的感應(yīng)熔解法的情況下，在不添加CaO-CaF₂助熔劑的情況下，Al含量為40質(zhì)量％、48質(zhì)量％、59質(zhì)量％的任一情況下，都與不添加CaO-CaF₂助熔劑的情況下相比，進(jìn)一步促進(jìn)脫氧。

(CaO-CaF₂助熔劑中的氟化鈣的配合量)

使用Al含量為40質(zhì)量％的Ti-Al合金，改變添加的CaO-CaF₂助熔劑的氟化鈣的配合量，之后全部在與上述的實(shí)施例相同的條件下，通過使用100kW等離子電弧爐的等離子電弧熔解實(shí)施Ti-Al合金的脫氧。需要說明的是，CaO-CaF₂助熔劑事先鋪滿熔解前的Ti-Al合金的周圍。將結(jié)果示于圖2。

以不添加CaO-CaF₂助熔劑的情況下的熔解后的氧含量即5400ppm為基準(zhǔn)，研究了添加CaO-CaF₂助熔劑帶來的脫氧反應(yīng)促進(jìn)效果的程度。根據(jù)圖2可知，添加在氧化鈣中配合了氟化鈣60～90質(zhì)量％的CaO-CaF₂助熔劑時(shí)得到了最顯著的脫氧反應(yīng)促進(jìn)效果，但配合了40質(zhì)量％以上時(shí)也具有大的脫氧反應(yīng)促進(jìn)效果。由該試驗(yàn)結(jié)果可知，通過添加在氧化鈣中配合了35～95質(zhì)量％的氟化鈣的CaO-CaF₂助熔劑可以得到脫氧效果。需要說明的是，根據(jù)圖2可知，添加在氧化鈣中配合了氟化鈣30質(zhì)量％的CaO-CaF₂助熔劑的情況下，脫氧未被促進(jìn)。這是由于，CaO-CaF₂助熔劑的熔點(diǎn)過高而未熔融。

(熔解前后的Ti-Al系合金的質(zhì)量和Al含量的變化)

通過研究熔解前后的上述各樣品的質(zhì)量和Al含量的變化，評價(jià)了將Ti-Al系合金使用100kW等離子電弧爐熔解時(shí)的揮發(fā)所帶來的材料成品率。此時(shí)，等離子氣體僅使用Ar，熔解中的壓力設(shè)為1.20×10⁵Pa。

首先，將熔解時(shí)間和熔解前后的樣品的質(zhì)量變化率的關(guān)系示于圖3。根據(jù)圖3可知，在熔解前后樣品的質(zhì)量基本沒有變化。接著，將樣品的Al濃度(含量)與熔解前后的樣品的質(zhì)量變化率的關(guān)系示于圖4。根據(jù)圖4可知，熔解前后樣品的質(zhì)量基本沒有變化，Al沒有因使用100kW等離子電弧爐的熔解而揮發(fā)。由這些結(jié)果可知，作為使用水冷銅容器的熔解的一例的使用等離子電弧爐的熔解中，在Ti-Al系合金的熔解時(shí)，作為合金元素的Al、以及Ti都不揮發(fā)。

詳細(xì)地參照特定的實(shí)施方案說明了本發(fā)明，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然可以在不脫離本發(fā)明的主旨和范圍的情況下加以各種變更、修改。

本申請基于2014年9月4日申請的日本專利申請(日本特愿2014-180431)、2014年9月4日申請的日本專利申請(日本特愿2014-180432)、2015年1月16日申請的日本專利申請(日本特愿2015-6764)、2015年1月16日申請的日本專利申請(日本特愿2015-6765)、2015年6月30日申請的日本專利申請(日本特愿2015-131029)，其內(nèi)容以參考的方式并入本說明書中。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

根據(jù)本發(fā)明，能夠廉價(jià)地制造氧含量低的Ti-Al系合金，作為面向飛機(jī)、汽車的金屬原材的制造方法是有用的。