[發明專利]一種改善鑄造合金中金屬間化合物的方法

有效

• 申請號: 202010126392.1
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111187930B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 李洪錫
• 申請（專利權）人: 沈陽金納新材料股份有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C19/05;B22D27/04
• 代理公司: 沈陽鼎恒知識產權代理事務所(普通合伙) 21245
• 代理人: 趙月娜

本發明涉及一種改善鑄造合金中金屬間化合物的方法，并成功應用于鎳基合金、鐵基合金、銅基合金中，步驟是：(1)將鑄造合金原料放進坩堝內，并將坩堝放入真空感應熔煉爐中，通過感應加熱鑄造合金原料至液相線以上溫度。(2)按照規定的熱處理曲線對液態金屬合金熔液精煉處理。(3)將熔體升溫到澆注溫度；(4)將熔體在電源的加熱情況下沿澆口杯澆注到經過預熱處理的模殼中；(5)啟動模殼下部的水冷銅盤，使模殼中熔體溫度降低并凝固，得到鑄件。本方法可以較大程度改善鑄造合金中金屬間化合物的數量，形貌乃至原子團中短程排列，使金屬間化合物分布更加均勻細化，從而提高鑄造合金的綜合力學性能。本發明精煉工藝適合于工業化生產。

技術領域

本發明設計一種改善鑄造合金中金屬間化合物的方法，特別是設計一種采用熔體高溫熱處理精煉工藝來改善鎳基合金、鐵基合金和銅基合金中金屬間化合物的方法，屬于金屬材料鑄造領域。

背景技術

隨著我國科技的飛速發展，各種新型金屬材料應運而生。為了提高金屬材料的使用性能，一般會在合金材料中加入多種合金元素，合金元素間的相互作用一般能形成多種相，其中就包括金屬間化合物。金屬間化合物具有比重輕、抗高溫、耐氧化、熔點高、比強度高、高溫蠕變性能好以及抗高溫腐蝕性能優良等突出優點，一直作為金屬基體的強化相。但由于金屬間化合物的本征脆性導致其在室溫下的塑形和韌性差，難以加工成形，同時金屬間化合物形貌、團聚及大尺寸的負面作用會帶來材料長期使用的安全隱患，應用受到限制。為解決這一問題，通過合金微觀結構設計，在保證材料強度性能的同時改善其脆性已成為研究重點之一。

就鑄造過程而言，金屬材料的獲得要經歷由液態到固態的轉變過程。液態金屬的結構和品質對金屬材料的組織、性能和質量有著直接和重要的遺傳影響。金屬或合金的液態結構不僅與金屬的種類和合金的成分有關，而且也與熔體的溫度以及熔體的熱歷史有關。因此，本發明采用熔體高溫熱處理的方法來改變鑄造合金中金屬間化合物的形貌、分布、尺寸、析出狀態以及相對含量等來達到控制基體材料性能的目的。通過本發明方法，縮短了金屬間化合物的形成時間，優化了原子團中短程結構、改善了材料的脆性，降低了鑄件的廢品率、增大了關鍵零件生產時返回料的使用量，提高了極高端材料的綜合力學性能及合金長期使用安全性和壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種改善鑄造合金中金屬間化合物的方法，解決了由于金屬間化合物存在造成的材料脆斷的問題。本發明工藝流程設計合理，顯著地提高了金屬材料的力學性能和利用率。

本發明的技術方案是：

將原料投入具有磁力攪拌功能的真空感應熔煉爐內進行熔煉，熔煉過程中，對熔體進行合金熔融液態熱處理精煉，重排合金中短程原子團結構，縮短金屬間化合物的形成時間，使金屬間化合物的數量減少、細化并分布更加均勻，從而大幅度提高合金的綜合力學性能。

一種改善鑄造合金中金屬間化合物的方法，包括如下步驟：

步驟1、合金熔融液態初始化

(1)首先將鑄造合金原料放進鎂鋁尖晶石或石英坩堝內，并將鎂鋁尖晶石或石英坩堝放入真空感應熔煉爐中，然后抽真空，并在真空度達到9Pa以下時，通入惰性氣體，開始送電熔煉；

(2)當爐壓低于1Pa時，通過感應加熱鑄造合金原料至液相線以上溫度，保溫得到熔體；

步驟2、調整熔體溫度至t₁溫度

將步驟1得到的熔體調整溫度到t₁熱處理起始溫度，其中溫度t₁＝△₁+t₀，系數△₁＝30～40℃；t₀＝合金液相線熔化溫度℃；

步驟3、控制升溫速度S_1升到t₂溫度