[發明專利]一種熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金的方法

有效

• 申請號: 201410251278.6
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104046820A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 陳光;周雪峰;馮亞亞;李沛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;江蘇?。ǖり枺└咝阅芎辖鸩牧涎芯吭?/a>;南京鼎正新材料科技有限公司;南京一甲新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C19/05
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及一種熔煉過程加碳冶煉鎳基高溫合金的方法，通過分步添加Cr-C中間合金促進碳在鎳基高溫合金冶煉過程中的溶解以精煉母合金，優化合金組織，提高高溫合金的性能，本發明可作為高性能、低雜質含量鎳基高溫合金鑄錠的制備技術。

背景技術

隨著高溫合金的發展，合金成分在不斷的變化，其中碳的添加已成為在鎳基高溫合金中不可或缺的元素。碳在鎳基高溫合金中具有特殊的作用。首先，對于鑄造多晶高溫合金，通過形成多種碳化物強化晶界，尤其是鑄造成型復雜構件時，碳的添加能夠明顯降低雀斑、小角度晶界等缺陷的形成。其次，對于單晶高溫合金中，碳的添加強化了單晶中不可避免出現地小角晶界，提高單晶成品率。另外，碳是母合金熔煉時的精煉元素，碳的添加促使精煉過程中形成氧化物溢出，提高了合金的純凈度，改善了合金的鑄造性能，一定量的碳的添加顯著提高了合金的力學性能。

鎳基高溫合金母合金的傳統冶煉方法是，在裝料過程中添加單質碳(專利：CN?101538664A)，不能有效的發揮碳的脫氧作用，即使在熔煉過程中分步添加碳(專利號：CN?101994019A)，雖然充分發揮了碳在精煉過程中的脫氧作用，但無法有效促進碳在高溫合金中的溶解。因此，如何充分發揮碳在高溫合金中的作用，關鍵是促進碳在鎳基高溫合金中的溶解，促使碳在鑄造多晶鎳基高溫合金中形成碳化物以強化合金晶界，進一步提高鎳基高溫合金的高溫性能。

發明內容

本發明的目的針對現有高溫合金在裝料或冶煉過程中添加單質碳，不能有效促進碳在鎳基合金的溶解等不足，提供了一種熔煉過程中分步添加Cr-C中間合金冶煉鎳基高溫合金的方法，在保證合金冶煉過程中脫氧的同時，促進了碳在鎳基高溫合金中的溶解。

實現本發明的技術方案是：一種熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金的方法，包括以下步驟：

(1)裝爐

按目標合金成分設計母合金加料方式，其中Cr、C先冶煉成Cr-C中間合金，在CaO坩堝中依次加入50-60wt.％的Ni、全部Co、15-25wt.％Cr-C、全部Ti、全部Mo、全部W、全部Ta、全部Re、全部Hf和其余40-50wt.％的Ni；在加料槽中分隔裝入其余Cr-C、Al，所述的目標合金成分如下：5-8％Cr，5-8％Co，0-2.5％Mo，0-8％W，0-6.5％Ta，0-3％Re，0-6.2％Al，0-2.5％Ti，0-0.2％Hf，0.05-0.1％C，Ni余量；

(2)合金熔煉與精煉

采用真空感應熔煉爐升溫至爐料完全熔化進行熔煉，在1540-1560℃精煉5～10分鐘；

(3)停電冷凝

精煉結束后，停電冷凝15-20分鐘；

(4)二次加料

冷凝處理結束后，抽真空至真空度達到0.1Pa時，升溫至1500℃熔化合金，熔體沖開氧化膜后，加入剩余Cr-C合金、Al；

(5)停電澆注

二次加料結束后，在1500℃保溫5-10分鐘后停電冷凝，在1450℃～1500℃澆鑄成母合金鑄錠。

步驟(2)中所述的升溫速率為50℃/分鐘。

步驟(4)中所述的升溫速率為50℃/分鐘。

本發明在熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金具有如下優點：在母合金冶煉過程中添加碳，可以減少合金中的氧含量，提高合金的純潔度，從而改善合金的鑄造性能；本發明利用C在Cr中易于溶解形成Cr-C化合物優點，先煉制易于控制成分的中間合金，通過冶煉過程中添加Cr-C中間合金，促進碳在鎳基高溫合金中的溶解以優化合金組織，可以降低如雀斑、小角度晶界等晶粒缺陷的數量，特別是合金中的碳化物能夠強化單晶中不可避免出現的小角度晶界，能夠提高單晶成品率。

附圖說明

圖1是本發明鎳基高溫合金熔煉流程圖。

具體實施方式

實施例1

本實施例合金成分及原材料牌號見表1

表1