[發明專利]熔體過熱與泡沫陶瓷過濾相結合去除高溫合金中低密度夾雜物的方法

有效

• 申請號: 202011582066.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112813281B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 譚毅;游小剛;李毅;崔弘陽;王軼農;李鵬廷
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C22B9/22
• 分類號: C22B9/22;C22B9/02;C22C1/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

1.一種熔體過熱與泡沫陶瓷過濾相結合去除高溫合金中低密度夾雜物的方法，其特征在于，對高溫合金熔體進行電子束過熱處理實現熔體內部小尺寸夾雜物的溶解去除，通過泡沫陶瓷過濾的方法實現合金中大尺寸夾雜物的過濾，從而通過澆鑄得到高純度的高溫合金棒材，實現合金中低密度夾雜物的全面去除，避免每次精煉完畢需要切除鑄錠頂部夾雜物富集區，為高溫合金的連續精煉創造條件；電子束過熱溶解去除夾雜物的基本原理為在熔體內部局部超高溫與大過熱的環境下，熔體內部的小尺寸夾雜物會發生擴散溶解反應；泡沫陶瓷過濾的原理為合金熔體流經泡沫陶瓷的孔道時，大尺寸夾雜物會被孔道吸附，進而保留在陶瓷過濾器中；

包括如下步驟：

S1、高溫合金原材料的預處理：

S11、所述原材料為塊狀FGH4096高溫合金；

S12、將所述原材料進行線切割加工至合適尺寸，以能夠放入精煉用水冷銅坩堝為準；

S13、對線切割后的所述原材料進行打磨，去除表面氧化層以及線切割痕跡；

S14、將打磨后的所述原材料進行清洗、烘干，備用；

S2、電子束熔體過熱與泡沫陶瓷過濾去除高溫合金中低密度夾雜物：

S21、對電子束精煉用水冷銅坩堝進行清理：打磨、酒精擦拭、烘干，以保證水冷銅坩堝清潔無污染；

S22、清理電子束熔煉爐爐體及爐壁污染物，避免精煉過程中外來雜質的引入；

S23、將適量預處理后的所述原材料放置在熔煉用水冷銅坩堝中，確定原材料準備就緒且爐體清潔后關閉電子束熔煉爐爐門；

S24、開啟電子束精煉設備，將電子束熔煉爐爐體與電子槍槍體抽至目標真空狀態，達到目標真空度后啟動左側電子槍，并進行預熱；

S25、預熱完畢后，使用左側電子槍均勻掃描對所述原材料進行熔化；

S26、當合金完全熔化后，對熔體進行過熱處理；

S27、熔體過熱處理后，通過傾轉機構使熔煉用水冷銅坩堝中的過熱高溫合金熔體流入凝固用水冷銅坩堝中；

S28、關閉電子槍高壓，增加束流至一定值，使得高壓從30kV降低至0kV后關閉電子槍，并使鑄錠在凝固用水冷銅坩堝中充分冷卻；

S29、待電子束爐體、槍體以及合金錠完全冷卻后取出鑄錠，得到高純的FGH4096高溫合金鑄錠。

2.根據權利要求1所述的熔體過熱與泡沫陶瓷過濾相結合去除高溫合金中低密度夾雜物的方法，其特征在于，所述步驟S14的具體步驟如下：

分別使用去離子水及酒精對打磨后的FGH4096合金原材料進行清洗，清洗完畢后將合金至于烘干箱中，在30℃下烘干待電子束精煉使用。

3.根據權利要求1所述的熔體過熱與泡沫陶瓷過濾相結合去除高溫合金中低密度夾雜物的方法，其特征在于，所述步驟S25的具體步驟如下：

預熱完畢后將左側電子槍束流調至0，啟動高壓，當高壓達到30kV且穩定后增加左側電子槍束流至500～600mA，以半徑為10mm的電子束束斑均勻掃描FGH4096高溫合金原材料直至合金完全熔化。

4.根據權利要求1所述的熔體過熱與泡沫陶瓷過濾相結合去除高溫合金中低密度夾雜物的方法，其特征在于，所述步驟S26的具體步驟如下：

當合金完全熔化后，對熔體進行過熱處理，以去除其中的小尺寸夾雜物以及有序原子基團，具體步驟為：增加電子束束流大小至800mA，達到指定束流后將電子束束斑半徑調節至25mm，且束斑位置固定在熔池中心處，在該條件下對合金進行熔體過熱處理20min，使得其中的小尺寸夾雜得以充分溶解。

5.根據權利要求1所述的熔體過熱與泡沫陶瓷過濾相結合去除高溫合金中低密度夾雜物的方法，其特征在于，所述步驟S27的具體步驟如下：

熔體過熱處理后，迅速將束流大小調節至0mA，同時開啟傾轉機構，使得熔煉用水冷銅坩堝中的過熱高溫合金熔體經過泡沫陶瓷過濾器流入凝固用水冷銅坩堝中。