[發(fā)明專利]一種長期用于850℃級變形渦輪盤的材料及其電子束連續(xù)原位凝固制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210163580.0
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114686729B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚毅;王以霖;王軼農(nóng);游小剛;李鵬廷;崔弘陽
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22B9/22;C22C1/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

1.一種長期用于850℃級變形渦輪盤的材料的電子束連續(xù)原位凝固制備方法，其特征在于，所述長期用于850℃級變形渦輪盤的材料成分質(zhì)量配比關(guān)系wt%為：Ti:?2.2~3.0%；Nb:?1.0~2.0%；Al:?5.0~5.7%；Mo:2.0~4.0%；W:?7.0~10.0%；Ta:?1.0~2.0%；Hf:?0.2~0.5%；C:?0.08~0.16%；B:?0.02~0.04%；Co:?14.0~16.0%；Cr:7.0~11.0%；余量Ni；

所述長期用于850℃級變形渦輪盤的合金成分通過時效強化、固溶強化、晶界強化方式提高合金的高溫性能：通過控制Al+Ti含量、Al/Ti比、及Ta的含量來控制合金中析出相γ＇的含量和穩(wěn)定性，通過控制W、Mo、Co元素含量避免合金中TCP相的析出，通過添加較高C含量以及強碳化物元素Hf提高高溫下晶界強度；

所述方法包括如下步驟：

S1、高溫合金原材料的預(yù)處理：

S11、依據(jù)材料中合金元素成分質(zhì)量配比，采用精度為0.01g的電子天平進行配料；

S12、將配好的合金元素原材料放入氧化鋁坩堝中，之后將氧化鋁坩堝放入烘干箱中進行烘干；

S2、真空感應(yīng)熔煉：

S21、將真空感應(yīng)爐內(nèi)清理干凈，接通冷卻水，觀察爐內(nèi)是否漏水，之后將步驟S12中烘干后的氧化鋁坩堝放入真空感應(yīng)爐內(nèi)，關(guān)閉爐門；

S22、對真空感應(yīng)爐爐內(nèi)進行抽真空后，通過調(diào)節(jié)熔煉功率進行合金元素的真空感應(yīng)熔煉；熔煉結(jié)束后，打開爐門取出爐料，即母材；

S3、母材預(yù)處理：

S31、將真空感應(yīng)爐熔煉后的母材通過線切割機器切割成若干厚度為15mm的塊料，之后用砂輪機打磨去除塊料表面的氧化皮及污漬；

S32、對打磨后的塊料進行清洗、烘干；

S4、電子束連續(xù)原位凝固：

S41、打開電子束熔煉爐爐門，將電子束熔煉坩堝打磨干凈后，將步驟S32中部分烘干的母材放入水冷銅坩堝中心位置，關(guān)閉爐門；

S42、對電子束熔煉爐熔煉室和電子槍室進行抽真空，達到目標(biāo)真空度后開啟電子槍；

S43、電子槍開啟高壓，對母材進行電子束精煉；精煉結(jié)束后，降低束流，關(guān)閉電子槍，并進行冷卻；

S44、冷卻結(jié)束后，放氣，打開爐門，取出鑄錠；對鑄錠進行打磨、清洗、烘干，并將水冷銅坩堝打磨干凈，將烘干后的鑄錠放入水冷銅坩堝中，之后將步驟S32中部分真空感應(yīng)爐熔煉后烘干的母材放在打磨干凈的鑄錠上面，關(guān)閉爐門；

S45、重復(fù)步驟S42、步驟S43和步驟S44過程多次，冷卻結(jié)束后，放氣，打開爐門，取出經(jīng)多次熔煉制備得到的鑄錠，獲得長期用于850℃級變形渦輪盤的材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長期用于850℃級變形渦輪盤的材料的電子束連續(xù)原位凝固制備方法，其特征在于，步驟S1中，各合金元素原材料均采用塊狀、粒狀或絲狀金屬單質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的長期用于850℃級變形渦輪盤的材料的電子束連續(xù)原位凝固制備方法，其特征在于，步驟S1中，Ni純凈度≥99.96%；Co純凈度≥99%；Cr純凈度≥99.3%；W純凈度≥99.9%；Mo純凈度≥99.9%；Al純凈度≥99.6%；Ti純凈度≥99.5%；Ta純凈度≥99.3%；Hf純凈度≥99.6%；C為高純石碳墨，純凈度≥99.9%；B純凈度≥96%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長期用于850℃級變形渦輪盤的材料的電子束連續(xù)原位凝固制備方法，其特征在于，步驟S12中，將配好的合金元素原材料依據(jù)難易揮發(fā)程度依次放入氧化鋁坩堝中，易揮發(fā)元素放在氧化鋁坩堝底部，難揮發(fā)元素放在上面。