[發(fā)明專利]一種高溫合金材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910099655.8
• 申請日: 2009-06-15
• 公開（公告）號: CN101586202A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁書強(qiáng);張貴才;易更;陳洲游
• 申請（專利權(quán)）人: 袁書強(qiáng);易更;陳洲游
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C1/02;F01D5/12
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 程曉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金材料，尤其是涉及一種應(yīng)用于渦輪增壓器葉片的高溫合金材料的制備方法。?

背景技術(shù)

近年來，隨著我國對環(huán)保的要求，歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)在汽車工業(yè)領(lǐng)域逐步得以實(shí)施，渦輪增壓器在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用不斷增加，年需求量在500萬套以上。而渦輪增壓器葉片主要采用K418、K213等高溫合金制造，可是這些高溫合金通常是由多種合金元素組成且制造工藝非常復(fù)雜的材料，在材料制備過程中必須嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量及冶煉和鑄造過程，才能達(dá)到要求。由于渦輪增壓器葉片一般是在高溫(800℃左右)、高速及腐蝕性很強(qiáng)的燃?xì)饨橘|(zhì)中工作的，環(huán)境十分惡劣，這就要求高溫合金材料具有較好的耐高溫、抗腐蝕性能，因此必須保證其具有一定的化學(xué)成分純凈度及合適的組織結(jié)構(gòu)。目前高溫合金所需要的Ni、Mo、Nb、Cr、Al等合金元素基本上全部使用純凈的單質(zhì)材料，然而在國內(nèi)市場上，由于純鎳、純鉬和純鈮的價(jià)格居高不下，因此造成了渦輪增壓器葉片的制造成本較高。而目前的高溫合金的熔煉主要采用電弧爐、非真空感應(yīng)爐、電弧爐+電渣爐重熔、電弧爐+真空電弧爐重熔、非真空感應(yīng)爐+電渣爐重熔、真空感應(yīng)爐+真空電弧爐重熔、真空感應(yīng)爐+電渣爐重熔等熔煉工藝路線，而高溫合金在熔煉過程中對氧及碳化物比較敏感，因而其熔煉工藝及脫氧配碳工藝過程也比較嚴(yán)謹(jǐn)。傳統(tǒng)的熔煉的過程中，裝料順序是先在坩堝底部放置一部分Ni塊(基體金屬)均勻鋪底，然后按以下順序依次加入Nb→Mo→Ni→Ti→Zr→Cr→Al→Ni，并需要在熔煉過程中在不同的溫度條件下進(jìn)行多次配碳，這不僅增加了熔煉時(shí)間和工序步驟，在配碳的過程中還會(huì)存在不同程度的熱損失，也會(huì)加大能源的損耗。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本較低的應(yīng)用于渦輪增壓器葉片的高溫合金材料的制備方法，不僅能夠有效地制備出合格的材料，而且能夠減少能源的損耗。?

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種高溫合金材料的制備方法，選擇下列元素按以下重量百分比配料：鈮為0～0.68％、鉻為12.5％、鉬為0～2.2％、鋁6.2％、碳為0.10％～0.14％、鈮鐵+鉬鐵為1％～7％、鈦為0.7％～0.9％、鋯為0.10％～0.13％，余為鎳，并按以下的裝料順序均勻地分層裝入坩堝：Ni→Nb→Nb-Fe→Mo→Mo-Fe→Ni→C→Ti→Zr→C→Ti→Zr→Cr→Al→Ni，其中Ni的三次加入比例為2∶1∶2、C的兩次加入比例為2∶1，Ti的兩次加入比例為1∶1，Zr的兩次加入比例為1.5∶1，之后按常規(guī)的方法進(jìn)行熔煉，在合金熔煉過程中不進(jìn)行配碳操作。?

鈮鐵和鉬鐵二者的比例為1∶1.4～1∶2。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用鉬鐵、鈮鐵等合金原材料替代純金屬進(jìn)行高溫合金母材的熔煉，在成分符合國標(biāo)的基礎(chǔ)上滿足了其使用要求，并在保證材料具有較高的高溫力學(xué)性能的同時(shí)使成本有了一定幅度的降低，如目前采用純金屬原材料熔煉高溫合金材料的生產(chǎn)成本為302.82元/Kg，而采用本發(fā)明的原料制備熔煉高溫合金材料，最多可使生產(chǎn)成本降低13％左右；此外，根據(jù)設(shè)計(jì)對原材料進(jìn)行合理的配比和裝料，同時(shí)采用一次配碳工藝，解決了合金原材料進(jìn)行熔煉時(shí)采用脫氧配碳工藝所產(chǎn)生的能源損耗問題。?

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。?

實(shí)施例一：選擇下列元素按以下重量百分比配料：C0.12％、Cr12.5％、Mo4.3％、Al6.2％、Ti0.8％、Nb2.3、B0.018％、Zr0.10％、鉬鐵+鈮鐵1.54％，余Ni，鈮鐵和鉬鐵二者的比例為1∶1.4，按以下的裝料順序均勻地分層裝入坩堝：Ni→Nb→Nb-Fe→Mo→Mo-Fe→Ni→C→Ti→Zr→C→Ti→Zr→Cr→Al→Ni，其中Ni的三次加入比例為2∶1∶2、C的兩次加入比例為2∶1，Ti的兩次加入比例為1∶1，Zr的兩次加入比例為1.5∶1，之后按常規(guī)的方法進(jìn)行熔煉，在合金熔煉過程中不進(jìn)行配碳操作。熔煉后高溫拉伸性能Rm855MPa～900MPa、A5.0％、Z≥6.0％，[O]含量0.0025％～0.0033％，[H]含量≤0.00019％，?生產(chǎn)成本為293.44元/Kg。?