[發明專利]用于生產低氮、基本不含氮化物的鉻和含有鉻加鈮的鎳基合金的方法以及所得鉻和鎳基合金

有效

• 申請號: 201910030767.1
• 申請日: 2015-10-05
• 公開（公告）號: CN109913651B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: K·A·塞尼克
• 申請（專利權）人: 巴西冶金采礦公司
• 主分類號: C22B5/04
• 分類號: C22B5/04;C22B34/24;C22B34/32;C22C1/03;C22C19/05
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李躍龍

本發明涉及一種用于生產低氮、基本上不含氮化物的鉻和含有鉻加鈮的鎳基合金的方法以及所得鉻和鎳基合金。所述方法包括將不溶解可感知量的呈熔融狀態的氮的元素或化合物裝入真空感應爐內的耐火坩堝中，在減壓下熔化其中的所述元素或化合物，并且以受控的方式進行非均勻基于碳的氣泡成核。所述方法還包括，在氣泡形成停止時，將具有低于10ppm的氮含量的低氮鉻或低氮含鉻母合金添加至所述熔體，將所述添加的鉻或含鉻母合金熔化并且分布在整個所述熔體中，使所述所得合并熔體達到一定溫度和周圍壓力以允許出料，并且將所述所得熔體直接或間接地放出到金屬模具中，并且使所述熔體在減壓下凝固和冷卻。

本申請是申請日為2015年10月5日，發明名稱為“用于生產低氮、 基本上不含氮化物的鉻和含有鉻加鈮的鎳基合金的方法以及所得鉻 和鎳基合金”的中國專利申請201580060224.4的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年11月5日提交的美國專利申請號14/533,843 的權益，所述美國專利申請的內容以引用的方式整體并入本文。

發明背景

1.發明領域

本發明涉及用于生產低氮、基本上不含氮化物的鉻和含有鉻加鈮 的鎳基合金的方法以及所得鉻和鎳基合金。

2.相關技術說明

飛機發動機中的旋轉金屬零件的壽命通常由疲勞開裂決定。在此 過程中，裂紋在金屬內的某些成核位置處引發，并且以與材料特性和 部件所經受的應力相關的速率傳播。這進而限制零件在其使用壽命期 間將承受的循環次數。

針對超合金開發的清潔熔化生產技術(clean melting production technique)已經引起基本上消除此類合金中的氧化物夾雜物，其程度 為使得現在疲勞裂紋主要起源于結構特征，例如起源于晶界或初級沉 淀物簇如碳化物和氮化物。

已經發現，在合金718(參見合金718規格(AMS 5662和API 6A 718)，其以引用的方式并入本文)的凝固期間形成的初級氮化物顆粒 (其是用于生產飛機發動機旋轉零件以及用于石油和天然氣鉆探和生 產設備的主要合金之一)是純TiN(氮化鈦)，并且通過在TiN顆粒表 面上的非均勻成核發生初級Nb-TiC(鈮-碳化鈦)的沉淀，從而增加沉 淀物粒度。可通過兩種方式降低粒度：通過盡可能降低碳含量或通過 降低氮含量。

通常為了防止在使用溫度下的晶界滑移，超合金、不銹鋼和其他 特種鋼的許多商業規格建立最小碳含量。因此，在組成上減小粒度的 唯一實用手段是盡可能廣泛地降低材料中的氮含量。那么，由于氮化 物首先沉淀，所以除去氮取代除去碳的重要性。

然而，一旦氮化物沉淀被抑制，由于碳將不會通過在氮化物顆粒 周圍沉淀而被消耗，所以本體液體的碳含量也可降低。這將導致凝固 前沿處的枝晶間液體與本體液體之間的密度最終差異的改進。因此， 可獲得較小程度的熔析，這有利于生產大于工業中當前標準的鑄塊， 同時仍然滿足使用中的所有特性和預期性能標準。

此外，這種類型的材料的開發在單晶鎳基超合金的生產方面提供 顯著優點。所述技術的主要問題之一是避免氮化鈦沉淀的有害作用， 因為那些顆粒變成充當額外凝固前沿的樹枝狀晶體的不均勻核。這將 產生邊界，從而防止鑄件具有均勻結構。在Solidification andPrecipitation in IN718,A.Mitchell和T.Wang,Superalloys718.625.706 and Various Derivations,E.A.Loria編輯,TMS(The Minerals,Metals andMaterials Society),2001中，據報道，如果可獲得不含氮化物的原 料，則它將使凝固速率相對于用于使用常規材料生產相同零件的固化 速率加倍。

發明內容