[發(fā)明專利]一種壓力下凝固制備鎳基高溫合金構(gòu)件的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011156529.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112222384A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡奎深;鄒鶉?guó)Q;王宏偉;薛祥;魏尊杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D27/13
• 分類號(hào): B22D27/13;B22D21/06;C22C1/03
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種壓力下凝固制備鎳基高溫合金構(gòu)件的方法，涉及一種制備鎳基高溫合金構(gòu)件的方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的氣體壓力凝固制備合金的方法對(duì)于密度大且熔點(diǎn)高的鎳基高溫合金來(lái)說(shuō)不適用的的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明中熔煉是在真空環(huán)境中進(jìn)行，澆注是在一個(gè)大氣壓下進(jìn)行，凝固是在兩個(gè)大氣壓下進(jìn)行；澆注時(shí)不能為兩個(gè)大氣壓，因?yàn)榕聺沧r(shí)卷氣且有充填阻力，澆注進(jìn)去后進(jìn)一步充氣增壓進(jìn)行凝固，使組織更加致密；本發(fā)明在型殼外設(shè)置硅酸鹽保溫棉，是為了配合加壓作用過(guò)程的應(yīng)力傳遞，起到凝固時(shí)組織致密的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備鎳基高溫合金構(gòu)件的方法。

背景技術(shù)

具有很高的蠕變強(qiáng)度、抗熱疲勞性能、優(yōu)異的抗氧化性能的鎳基高溫合金作為一種惡劣條件下使用的合金，在航空航天、船舶、能源、汽車(chē)等重要領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

通常情況下，高溫合金鑄造領(lǐng)域普遍利用真空熔煉和澆注凝固技術(shù)制備，但這種傳統(tǒng)的技術(shù)會(huì)使鑄件經(jīng)常產(chǎn)生縮孔、夾渣、熱裂等鑄造缺陷。目前有關(guān)利用氣體壓力控制凝固過(guò)程的技術(shù)開(kāi)發(fā)主要集中在鋁合金領(lǐng)域，對(duì)于質(zhì)量和密度大且熔煉澆注溫度高的大型薄壁高溫合金構(gòu)件來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有一種便于推廣且方便有效的氣體壓力凝固方法。

通過(guò)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，在申請(qǐng)公布號(hào)為CN110026541A的中國(guó)專利中提供了一種超薄壁高氣密性鋁合金件真空熔煉、變壓力凝固成型方法。該方法的熔煉環(huán)境為氮?dú)庀礈旌蟮牡驼婵窄h(huán)境，在熔體充型過(guò)程中，在保證鑄件不同高度最遠(yuǎn)端良好充型的前提下，提高鑄件凝固壓力，使得在不同時(shí)間凝固鑄件組織的致密度不受到熔體凝固析氣的影響，保證各凝固階段鑄件內(nèi)部質(zhì)量。但是此發(fā)明僅是針對(duì)密度低和熔點(diǎn)低的鋁合金，而對(duì)于密度大且熔點(diǎn)高的鎳基高溫合金來(lái)說(shuō)，這一方法是不適用的。在高溫環(huán)境下氮?dú)鈺?huì)與金屬液發(fā)生反應(yīng)從而嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量，且由于其密度大，在澆注和加壓時(shí)對(duì)模殼的強(qiáng)度要求較高；由于其壓力調(diào)整是大氣壓的幾倍，對(duì)于真空爐設(shè)備的要求較高，且生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)比較危險(xiǎn)，不利于推廣；利用氮?dú)鈱?duì)爐內(nèi)洗滌過(guò)程降低生產(chǎn)效率，且氮?dú)庖矔?huì)與合金發(fā)生一定的反應(yīng)，增加合金產(chǎn)生雜質(zhì)的概率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的氣體壓力凝固制備合金的方法對(duì)于密度大且熔點(diǎn)高的鎳基高溫合金來(lái)說(shuō)不適用的，在高溫環(huán)境下氮?dú)鈺?huì)與金屬液發(fā)生反應(yīng)從而嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量，且由于其密度大，在澆注和加壓時(shí)對(duì)模殼的強(qiáng)度要求較高；利用氮?dú)鈱?duì)爐內(nèi)洗滌過(guò)程降低生產(chǎn)效率，且氮?dú)庖矔?huì)與合金發(fā)生一定的反應(yīng)，增加合金產(chǎn)生雜質(zhì)的概率的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種壓力下凝固制備鎳基高溫合金構(gòu)件的方法。

本發(fā)明的壓力下凝固制備鎳基高溫合金構(gòu)件的方法是按以下步驟進(jìn)行的：

一、將型殼預(yù)熱至1150℃～1200℃，然后放置到一個(gè)金屬箱中，將金屬箱放入到真空感應(yīng)熔爐內(nèi)，然后將母合金錠放入到坩堝內(nèi)，坩堝位于真空感應(yīng)熔爐內(nèi)且在型殼的上方；所述的金屬箱上方敞口，且內(nèi)壁設(shè)置硅酸鹽保溫棉，型殼的外壁與硅酸鹽保溫棉緊密貼合；

二、關(guān)閉爐門(mén)，抽真空，當(dāng)爐膛內(nèi)部真空度達(dá)到2.5Pa以下時(shí)，啟動(dòng)真空感應(yīng)熔爐使坩堝升溫至1470℃～1500℃，升溫過(guò)程保持爐內(nèi)的真空度為2.5Pa～2Pa；

步驟二的整個(gè)過(guò)程用時(shí)45min～50min；

三、當(dāng)坩堝升溫至1470℃～1500℃時(shí)，開(kāi)始往爐膛內(nèi)注入惰性氣體使?fàn)t內(nèi)外氣壓一致，并保持平衡；

四、傾倒坩堝，將金屬液倒入型殼中進(jìn)行澆注，澆注完畢后繼續(xù)向爐內(nèi)充填惰性氣體至爐內(nèi)壓力為爐外大氣壓的兩倍時(shí)保壓，保壓自然冷卻25min～30min，隨后打開(kāi)爐門(mén)取出鑄件。

本發(fā)明中熔煉是在真空環(huán)境中進(jìn)行，澆注是在一個(gè)大氣壓下進(jìn)行，凝固是在兩個(gè)大氣壓下進(jìn)行；澆注時(shí)不能為兩個(gè)大氣壓，因?yàn)榕聺沧r(shí)卷氣且有充填阻力，澆注進(jìn)去后進(jìn)一步充氣增壓進(jìn)行凝固，使組織更加致密，與全程真空環(huán)境相比致密度增加2％～6％；

本發(fā)明在型殼外設(shè)置硅酸鹽保溫棉，是為了配合加壓作用過(guò)程的應(yīng)力傳遞，起到凝固時(shí)組織致密的效果。