[發明專利]含有鋁鈦硼鋯的鎳基合金的冶煉工藝

有效

• 申請號: 201610191801.X
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105803233B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 李道乾;劉玉庭;郭建亭;劉云;王光華
• 申請（專利權）人: 山東瑞泰新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C1/06;C22C19/03
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 王燕,耿霞

技術領域

本發明涉及合金冶煉工藝，具體涉及一種含有鋁鈦硼鋯的鎳基合金的冶煉工藝。

背景技術

航空航天以及民用高溫合金真空冶煉的技術難點在于，嚴格控制合金中的氣體含量（氧，氮，氫），目前按照企業標準，許多合金中氧、氮含量一般在20ppm左右。只有降低合金中的有害雜質含量，減少合金元素的偏析，提高合金熔液的純凈度，才能達到提高合金的使用性能和壽命。然而，真空冶煉過程是一個十分復雜的熱加工工藝過程，任何一個工藝步驟的設計都會對合金的氣體含量，雜質含量以及合金的性能有重要影響。

合金中的O，N，S在合金溶液中會形成非金屬夾雜物，如（Al₂O₃)，（Ti，Ta）C/N，（Ti，Ta）S合金中非金屬夾雜物的多少和形態都會對合金綜合性能有重大影響。此外合金熔液的純凈度是衡量母合金錠質量和制造水平的重要指標。真空冶煉中是以碳為主要脫氧元素，由于碳的分解反應而達到將金屬溶液的氧脫除，從而達到減少合金中的氣體含量，純凈金屬溶液，提高合金質量的目的。隨著碳脫氧反應的進行，一氧化碳氣體的溢出，將合金中的氫、氮有害氣體帶出。氧含量越低，金屬熔液更易蒸發，合金中的低熔點有害雜質元素也易于排除。因而，脫氧是真空冶煉過程的一個關鍵步驟，脫氧效果直接決定了合金中的有害雜質含量，決定著能否提高合金使用性能和壽命。

在航空使用的合金中，組分一般都包括鋁、鈦、硼、鋯等幾種低熔點元素。在加入這些低熔點元素進行合金化處理時，如果不嚴格控制加入的時機、溫度、真空度等因素，則會產生較大的燒損和揮發，使合金化學成分難以控制，從而產生廢品。具體來說，加入鋁、鈦、硼、鋯時的真空度過低或設備漏氣率大，大量的鋁、鈦、硼、鋯元素會產生氧化燒損，成分難以控制。加入鋁、鈦時金屬熔液溫度過高，大量的鋁、鈦則會由于放熱放應而產生燒損和揮發。向金屬熔液中加入鋁、鈦時，會產生劇烈的放熱反應，尤其是加入量較大時，金屬熔液放熱反應就大。即使鋁、鈦加入時金屬熔液溫度適宜，但由于一次加入量過大，同樣會產生燒損和真空揮發使合金化學成分難以控制。另外，由于鋁、鈦、硼、鋯自身較輕，密度小，在加入到金屬熔液中后，漂浮在金屬熔液表面，如果沒有進行充分的攪拌極易產生偏析，會嚴重影響合金的綜合性能。特別的是，硼的加入時間也非常重要，加入過早，極易燒損，加入過晚，易分布不均，因此掌握好硼加入的時間就顯得非常重要。

鑒于目前現有技術的情況，亟需開發一種化學成分均勻、低熔點元素燒損及揮發少、合金持久性能和室溫拉伸性能強的含有鋁鈦硼鋯的鎳基合金的冶煉工藝。

發明內容

本發明的目的是提供一種化學成分均勻、低熔點元素燒損及揮發少、合金持久性能和室溫拉伸性能強的含有鋁鈦硼鋯的鎳基合金的冶煉工藝。

本發明所述的含有鋁鈦硼鋯的鎳基合金的冶煉工藝，包括以下步驟：

（1）第一步碳脫氧：

將占高溫合金總含碳質量50%的石墨加入到真空爐坩堝內，置于坩堝最底部，向真空爐坩堝內加入除鋁、鈦、硼、鋯、鎳之外的高溫合金中的所有元素進行冶煉；

（2）第二步碳脫氧：

溫度升至1570～1590℃，向坩堝內加入剩余的石墨，精煉，之后降溫；

（3）金屬鈣脫氧：

加入金屬鈣，全部熔化后，升溫至1550～1570℃，進行精煉，精煉過程中搖動坩堝，使得上浮到金屬熔液液面的浮渣排到坩堝壁的后部；

（4）加入鋁、鈦：

降溫至1370～1390℃，向其中加入鋁、鈦，升溫至鋁、鈦全部熔化；

（5）加入鎳硼合金、鋯：

保持溫度1410～1430℃，向其中加入鎳硼合金、鋯，升溫至鎳硼合金、鋯全部熔化；

（6）冷凍金屬熔液、過濾、澆注：

降溫，待溫度降至1360～1380℃，再升溫至1450～1470℃，采用陶瓷過濾器一邊過濾一邊澆注。

其中：

步驟（1）石墨為光譜石墨電極破碎至2～5mm的顆粒。

步驟（1）冶煉溫度 1560～1580℃，冶煉時間20～30min。

步驟（2）溫度升至1570～1590℃，向坩堝內加入剩余的石墨，于功率80KW下精煉20～30min。

步驟（3）加入的金屬鈣全部熔化后，再將溫度升至1550～1570℃，于80KW下進行精煉10min，精煉5min時，開始搖動坩堝，使得上浮到金屬熔液液面的浮渣排到坩堝壁的后部，進行排渣處理。