[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

本發明提供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，包括如下步驟：S1、高溫合金原材料的預處理；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，得到高純的FGH4096高溫合金鑄錠。本發明通過對高溫合金熔體進行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；通過該方法不僅能實現合金中低密度夾雜物的全面去除，而且避免了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了條件。

技術領域

本發明涉及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。

背景技術

高溫合金中的夾雜物嚴重影響合金的常溫及高溫力學性能，特別是低周疲勞性能，從而降低了其長壽命使役穩定性。為了控制高溫合金中的夾雜物，我國開展了大量的研究，當前，采用泡沫陶瓷過濾、促進熔池中夾雜物的上浮或對上浮至表面的夾雜物進行吸附是熔煉過程中夾雜物去除的主要途徑。由夾雜物運動的Stokes定律可知，當夾雜物尺寸越小，其上浮速度越慢，通過上浮的方式去除夾雜物變得越困難，而泡沫陶瓷過濾也只對大尺寸夾雜有較好的效果。當前已有的手段能夠成功去除高溫合金中10μm以上的夾雜物，對于粒徑較小的夾雜物(10μm)去除效果十分有限。

電子束精煉技術是利用高能量密度的電子束轟擊材料的表面使材料熔化并精煉材料的工藝過程，該技術被廣泛應用于難熔金屬及合金的精煉、制備高純特殊鋼以及超潔凈鋼、精煉提純鈦及鈦合金等領域中。電子束具有極高的能量密度，且具有束流可控、束斑可調、自動化程度高的特點，高能量密度的電子束作用于熔體后會產生局部超高溫(3000K)，結合高真空(5×10-3Pa)以及熔體內部大溫度梯度的特點，能夠創造夾雜物原位去除的條件，為小尺寸夾雜物的深度去除提供了新途徑。

發明內容

根據上述提出的當前采用泡沫陶瓷過濾、促進熔池中夾雜物的上浮或對上浮至表面的夾雜物進行吸附是熔煉過程中夾雜物去除的主要途徑；由夾雜物運動的Stokes定律可知，當夾雜物尺寸越小，其上浮速度越慢，通過上浮的方式去除夾雜物變得越困難，而泡沫陶瓷過濾也只對大尺寸夾雜有較好的效果；當前已有的手段能夠成功去除高溫合金中10μm以上的夾雜物，對于粒徑較小的夾雜物(10μm)去除效果十分有限的技術問題，而提供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。本發明主要通過對高溫合金熔體進行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；通過該方法不僅能實現合金中低密度夾雜物的全面去除，而且避免了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了條件。

本發明采用的技術手段如下：

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，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；