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精密鑄造是指將金屬熔化后澆鑄到以耐火材料制成的型殼內(nèi)部，待金屬凝固后脫模清砂而獲得所需的合金制品。利用精密鑄造技術(shù)可以鑄造形狀復(fù)雜的鑄件，且成形后接近于零件的終形狀。但是，由于鑄造時(shí)型殼要與合金熔體直接接觸，因此，像鋯及鋯合金這樣熔點(diǎn)高、化學(xué)活性強(qiáng)的金屬，型殼材料的選擇是鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵。鋯及鋯合金熔點(diǎn)為(1852±10)℃，且高溫下化學(xué)活性很大，熔融狀態(tài)下能與絕大部分耐火材料發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致合金表面形成一層污染層。為此，選擇不與鋯熔體發(fā)生反應(yīng)的耐火材料作為精密鑄造用型殼，是獲得高質(zhì)量鋯鑄件的關(guān)鍵。可用于鋯及鋯合金精密鑄造的耐火材料主要有石墨、難熔金屬、難熔化合物、氧化物等。
石墨與鈦、鋯等活潑金屬反應(yīng)較微弱，早在20世紀(jì)50年代西方國(guó)家已利用石墨型殼生產(chǎn)鋯鑄件。然而，石墨型殼也存在一些缺點(diǎn)，例如，大約在430℃左右便開(kāi)始氧化，并且吸附氣體能力強(qiáng)，需要在真空爐內(nèi)高溫除氣后再進(jìn)行澆鑄;另一方面，石墨熱導(dǎo)率高，容易產(chǎn)生激冷，易使鑄件表面出現(xiàn)微裂紋。劉鴻羽研究了精密鑄造時(shí)鋯熔體與石墨型殼的界面反應(yīng)，結(jié)果表明：由于石墨孔隙率高，冷卻速度快，退讓性差，鋯合金試樣表面出現(xiàn)了明顯的冷隔和裂紋，鋯與石墨型殼的污染層厚度約20μm。謝華生等也得到了類(lèi)似的研究成果。此外，C元素對(duì)鋯合金的耐腐蝕性能極為不利，這也限制了石墨材料在鋯合金精密鑄造方面的應(yīng)用。