[發明專利]含有鋁鈦硼鋯的鎳基合金的真空冶煉工藝

有效

• 申請號: 201610192301.8
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105714134B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 劉玉庭;李道乾;馬中鋼;王光華;李娜
• 申請（專利權）人: 山東瑞泰新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;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真空冶煉工藝。

背景技術

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。

航空航天以及民用高溫合金真空冶煉時，需要嚴格控制合金中的氣體含量(氧，氮，氫)，目前按照企業標準，許多合金中一般氧、氮含量一般在20ppm左右。

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，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，亟需研發一種含有鋁鈦硼鋯的鎳基合金的真空冶煉工藝。

發明內容

本發明的目的是提供一種化學成分更加均勻、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真空冶煉工藝。

本發明所述的含有鋁鈦硼鋯的鎳基合金的真空冶煉工藝，包括以下步驟：

(1)向真空爐坩堝內加入除鋁、鈦、硼、鋯、鎳之外的鎳基合金中的所有元素進行冶煉；

(2)降溫至1370～1390℃，向其中加入鋁、鈦，升溫至鋁、鈦全部熔化；

(3)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，得到金屬熔液；

(4)降溫，冷凍金屬熔液，溫度降至1360～1380℃時，再升溫至1450～1470℃時，進行出鋼澆注。

其中：

步驟(1)冶煉溫度1560～1580℃，冶煉時間20～30min。

步驟(2)升溫至鋁、鈦全部熔化后，再攪拌3～5min。

步驟(3)升溫至鎳硼合金、鋯全部熔化后，再攪拌3～5min。

加入鋁、鈦、鎳硼合金、鋯時的真空度≤0.1Pa。通過控制真空度，使得合金的化學成分更加均勻，低熔點元素燒損及揮發少。硼應在熔煉后期，出鋼澆注之前加入。鋁、鈦加入量大時，應分兩批或多批加入，一般鋁為3wt.％左右時，鈦為3wt.％左右時，兩次加入即可。如果更多的鋁鈦含量時應考慮更多次地加入。

步驟(4)冷凍金屬熔液可以采用停電后，自然降溫的形式，也可以采用其他降溫形式，本發明優選停電自然降溫的形式。

本發明的有益效果如下：

本發明通過控制鋁、鈦、硼、鋯加入時機及溫度，使得合金的化學成分更加均勻，低熔點元素燒損及揮發少；采用冷凍金屬熔液使得金屬熔液在降溫凝固的過程中，溶解在金屬熔液中的有害氣體上浮，利用真空爐冶煉產生的負壓差將有害氣體進一步排除，同時合金的化學成分更加均勻。本發明提高了高溫合金的持久性能和室溫拉伸性能，進一步純凈金屬熔液，從而得到高質量的高溫合金。

本發明金屬熔液中的有害氣體及低熔點雜質含量降低，合金熔液純凈，合金的化學成分均勻，合金的綜合力學性能及質量達到國內外優質合金的水平。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明做進一步描述。

實施例1

以K424合金為例，采用本發明的真空冶煉工藝生產K424合金錠，其化學成分見表1，其性能參數見表2，K424合金標準化學成分見表3，K424合金標準性能參數見表4。

采用200Kg真空爐，冶煉過程如下：

(1)向真空爐坩堝內加入除鋁、鈦、硼、鋯、鎳之外的鎳基合金中的所有元素于1570±10℃冶煉20min；

(2)降溫至1380±10℃，向其中加入鋁、鈦，升溫至鋁、鈦全部熔化后，再攪拌3min；

(3)保持溫度1420±10℃，向其中加入鎳硼合金、鋯，200KW升溫至鎳硼合金、鋯全部熔化后，再攪拌5min，得到金屬熔液；