[發明專利]一種使用鎳基高溫合金粉末返回料制備高溫合金粉末的方法

在審

• 申請號: 202110769613.1
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113458402A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 劉娜;李周;鄭亮;許文勇;張國慶
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;C22C19/05
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明涉及一種使用鎳基高溫合金粉末返回料制備高溫合金粉末的方法，包括原材料準備：原材料采用選定成分的鎳基高溫合金母合金棒料和鎳基高溫合金粉末返回料，按照粉末返回料重量占比20％～75％進行配料；裝料：先將鎳基高溫合金母合金棒料裝入霧化制粉爐內，然后放入鎳基高溫合金粉末返回料；真空熔煉：抽真空后采用中頻電源感應加熱鎳基高溫合金棒料和鎳基高溫合金粉末返回料；步驟四、霧化制粉：采用高純氬氣作為霧化介質對熔融的高溫合金進行霧化，獲得氣霧化鎳基高溫合金粉末。本發明采用鎳基高溫合金粗粉作為返回料，直接進行重熔和霧化，制備出滿足技術要求的高品質低成本鎳基高溫合金粉末，大幅降低鎳基粉末高溫合金產品的研制成本。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，具體涉及一種使用鎳基高溫合金粉末返回料制備高溫合金粉末的方法。

背景技術

渦輪盤是航空發動機重要的核心熱端部件，它的冶金質量對于發動機乃至飛機的可靠性、壽命和性能具有決定性作用。粉末高溫合金渦輪盤是推重比8以上的航空發動機渦輪盤的首選材料，，而粉末高溫合金的非金屬夾雜缺陷是渦輪盤可靠性、壽命的限制性因素。國外和近年來國內一些發動機失效案例表明，粉末渦輪盤失效原因多源于粉末中的非金屬夾雜物等缺陷。因此，高品質純凈高溫合金粉末已成為制約先進航空發動機核心部件發展的關鍵因素，是先進航空發動機粉末渦輪盤研制和生產的基礎和保障。世界先進航空發動機粉末渦輪盤制備的主流工藝均采用氬氣霧化高溫合金粉末。隨著航空發動機推重比和功重比的不斷提高，對粉末高溫合金盤件的可靠性、穩定性和經濟性也在不斷提高，從而推動氬氣霧化粉末制備技術必須朝著細化、窄粒度、少夾雜物、高球形度、高效率、低成本的方向發展。

粉末中非金屬夾雜物尺寸和數量的控制是一個世界性的難題，目前普遍采用的對策是使用細粉來減小最大夾雜物的尺寸，從根本上限制可能帶入的非金屬夾雜物尺寸，從而提高粉末渦輪盤內在的冶金質量，這是保證渦輪盤可靠性的一項關鍵措施。現在粉末顆粒的最大尺寸不得超過106μm，重要構件用粉末顆粒尺寸≤53μm，甚至≤45μm，以后還會進一步減小。氬氣霧化高溫合金粉末的粒度分布呈對數正態分布，全粒度范圍內粉末不可能全部使用，即總會有部分粗粉不被使用。目前氬氣霧化高溫合金粉末，-270目(≤53μm)細粉收得率為60％，也就是意味著約有40％不可用的粗粉。目前粉末篩分后大量粗粉閑置，尚未獲得應用，造成很大浪費，使得粉末渦輪盤的制造成本居高不下。隨著我國先進航空發動機的研制應用，對于高質量氬氣霧化高溫合金粉末需求量將越來越大，目前為每年高溫合金粉末需求量已達到百噸以上，這樣也會產生大量的高溫合金粗粉閑置浪費。

發明內容

鑒于現有技術的上述情況，本發明的目的是提供一種使用鎳基高溫合金粉末返回料制備高溫合金粉末的方法，以解決鎳基粉末高溫合金成本較高的問題。

本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的：

一種使用鎳基高溫合金粉末返回料制備高溫合金粉末的方法，包括以下步驟：

步驟一、原材料準備：原材料采用選定成分的鎳基高溫合金母合金棒料和鎳基高溫合金粉末返回料，按照粉末返回料重量占比20％～75％進行配料，粉末返回料重量占比優選為30％～40％，最好為40％，從而實現目前氬氣霧化高溫合金粉末約40％的不可用粗粉的一次回收使用。其中所述鎳基高溫合金粉末返回料可以為+270目(≥53μm)的鎳基高溫合金粗粉末，當然也可以為例如+325目(≥45μm)的鎳基高溫合金粗粉末。

步驟二、裝料：先將鎳基高溫合金母合金棒料裝入霧化制粉爐內，然后放入鎳基高溫合金粉末返回料，利用鎳基高溫合金母合金棒料引熔粉末返回料，以解決粉末導電傳熱難的問題。