一种真空感应熔炼-浇铸-电子束精炼工艺制备高纯镍基高温合金的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111961897A(43)申请公布日2020.11.20(21)申请号202010963709.7(22)申请日2020.09.14(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市高新园区凌工路2号(72)发明人庄辛鹏谭毅赵龙海李鹏廷崔弘阳王登科(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人徐华燊李洪福(51)Int.Cl.C22C1/03(2006.01)C22C19/03(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种真空感应熔炼-浇铸-电子束精炼工艺制备高纯镍基高温合金的方法(57)摘要本发明提供一种真空感应熔炼‑浇铸‑电子束精炼工艺制备高纯镍基高温合金的方法。本发明方法，包括如下步骤：S1、原材料的预处理；S2、装炉；S3、真空感应熔炼；S4、电子束精炼，得到精炼后的合金。本发明采用真空感应熔炼方法制备高温合金母合金，再使用电子束精炼进一步提纯高温合金，降低偏析程度，充分利用感应熔炼和电子束精炼的优势提高高温合金铸锭的冶金质量，最终实现合金的高纯净制备。CN111961897ACN111961897A权利要求书1/2页1.一种真空感应熔炼-浇铸-电子束精炼工艺制备高纯镍基高温合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、原材料的预处理：S11、所述原材料为块状金属单质和中间合金；S12、使用砂轮机将所述原材料表面打磨干净，去除表面的污渍及氧化皮；S13、将打磨后的所述原材料进行清洗：分别用去离子水和酒精清洗并使用超声波清洗机清洗干净，再用吹风机将所述原材料吹干，为保证炉料干燥，在装炉前必须将炉料在烘干箱中烘干待用；S2、装炉：S21、将电子束熔炼炉内清理干净，接通冷却水，检查电子束熔炼炉内各部分水冷装置是否漏水，清理氧化钙坩埚，确保氧化钙坩埚内清洁无污染；S22、对电子束精炼用水冷铜坩埚进行清理：使用2000#砂纸将水冷铜坩埚表面打磨干净，再用沾有酒精的棉布擦拭水冷铜坩埚，以保证水冷铜坩埚清洁无污染；S23、将预处理后的所述原材料放置在氧化钙坩埚的正中间，清理电子束熔炼炉炉体内部，确认清洁后关闭炉门；S23、对电子束熔炼炉熔炼室和电子枪室进行抽真空，达到目标真空度；S3、真空感应熔炼：S31、熔炼室真空度达到要求后开启中频感应电源，开始进行炉料熔化；S32、当炉料全部熔化后进一步提升熔体温度以便去除N、O杂质。S33、熔炼10min后加入活泼元素，调整熔体温度至1445℃-1455℃左右，准备出钢浇铸；S4、电子束精炼：S41、在感应熔炼过程中，对电子枪进行预热：缓慢调节束流至120mA，预热12min；S42、电子枪预热完毕后，将步骤S33中氧化钙坩埚内的熔体浇铸到水冷铜坩埚中，进行电子束精炼；S43、精炼完成后瞬时降束，快速凝固；S44、将坩埚恢复至原位置，关闭感应熔炼电源和电子枪高压电源，降低束流至0mA后关闭电子枪；S45、电子束熔炼炉冷却40min后，分两次通入氩气继续对炉体进行冷却，炉体完全冷却后去除精炼后的合金。2.根据权利要求1所述的真空感应熔炼-浇铸-电子束精炼工艺制备高纯镍基高温合金的方法，其特征在于，所述步骤S23的具体步骤如下：打开水冷水、空压机、感应熔炼设备总电源和电子束熔炼总电源开关，对熔炼室和电子枪室抽真空，熔炼室的真空度要求为小于5×10-2Pa，电子枪室的真空度要求为小于5×10-3Pa。3.根据权利要求1所述的真空感应熔炼-浇铸-电子束精炼工艺制备高纯镍基高温合金的方法，其特征在于，所述步骤S31中，熔化过程中逐渐升高功率，维持熔体轻微沸腾。4.根据权利要求1所述的真空感应熔炼-浇铸-电子束精炼工艺制备高纯镍基高温合金的方法，其特征在于，所述步骤S33中，所述活泼元素为Al、Ti、C或Zr。5.根据权利要求1所述的真空感应熔炼-浇铸-电子束精炼工艺制备高纯镍基高温合金2CN111961897A权利要求书2/2页的方法，其特征在于，所述步骤S42的具体步骤如下：S421、电子枪预热完毕后将束流降低至0，开启电子枪高压，电压升高到30kV并稳定1min后，将氧化钙坩埚中的熔体浇铸到水冷铜坩埚中，此时增加束流至500mA，扫描半径为10×10；S422、保持熔炼功率不变，均匀地扫描熔体表面，对熔体进行精炼10min。6.根据权利要求1所述的真空感应熔炼-浇铸-电子束精炼工艺制备高纯镍基高温合金的方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述金属单质是指钼、铁、钛或铝。7.根据权利要求1所述的真空感应熔炼-浇铸-电子束精炼工艺制备高纯镍基高温合金的方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述中间合金是指铬铁或铌铁。3CN111961897A说明书1/5页一种真空感应熔炼-浇铸-电