一种镍基单晶高温合金母合金的熔炼制备方法.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CN111910095A(43)申请公布日2020.11.10(21)申请号202010775999.2(22)申请日2020.08.05(71)申请人浙江省科创新材料研究院地址311501浙江省杭州市桐庐经济开发区洋洲南路199号A座9楼(72)发明人赵新宝张泽谷月峰贝红斌丁青青曹高劭魏晓(74)专利代理机构浙江杭州金通专利事务所有限公司33100代理人金杭(51)Int.Cl.C22C1/03(2006.01)C22C19/05(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种镍基单晶高温合金母合金的熔炼制备方法(57)摘要本发明公开了一种镍基单晶高温合金母合金的熔炼制备方法，属于合金熔炼技术领域。将熔点较高的原料元素按顺序放入熔炼坩埚，先进行一次熔炼、摇炉和精炼；随后添加Ni‑C和Al，再进行二次熔炼和摇炉；最后进行第三次熔炼和第四次熔炼，浇注得到镍基单晶高温合金母合金。本发明获得的镍基单晶高温合金母合金易于精确控制合金成分，同时可有效降低合金中N、O等元素含量，充分发挥了合金的潜能。CN111910095ACN111910095A权利要求书1/1页1.一种镍基单晶高温合金母合金的熔炼制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)第一次装料，按目标镍基单晶高温合金成分装填原料，在熔炼坩埚中原料由底部到顶部依次为，60～70％的镍，100％的钴，100％的铬，100％的钨，100％的钼，100％的铼，100％的钌，100％的铌，100％的铪，100％的钽，30～40％的镍；(2)第一次熔炼，初始升温至1500～1540℃，保温5～10分钟后，摇炉3～5次；继续升温到1600～1620℃保温3～5分钟后完成精炼；降温到1550～1570℃保温5～10分钟，随后停电降温到完全凝固，完成第一次熔炼；(3)第二次装料：将100％的镍-碳合金和100％的铝加入熔炼坩埚，随后在真空感应熔炼炉中充入103～104Pa氩气；(4)第二次熔炼：升温到1520～1540℃，保温3～5分钟，摇炉3～5次；随后停电降温到1370～1390℃出现结膜，完成第二次熔炼；(5)第三次熔炼：在5～8分钟升温到1520～1540℃，保温3～5分钟，摇炉3～5次；随后停电降温到1370～1390℃出现结膜，完成第三次熔炼；(6)第四次熔炼：在5～8分钟升温到1470～1500℃，保温1～3分钟，完成第四次熔炼，开始浇注成型母合金锭。2.根据权利要求1所述的镍基单晶高温合金母合金的熔炼制备方法，其特征在于：所述步骤(2)初始升温过程为在真空度低于0.1Pa后，开始通电加热，50～60分钟升温到850～950℃后保温20分钟，继续加热30分钟升温到1500～1540℃。3.根据权利要求1所述的镍基单晶高温合金母合金的熔炼制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中将新加入镍-碳合金和铝的混料在12～15分钟内升温到1520～1540℃，停电降温结膜过程中，恢复真空熔炼炉的真空低于0.1Pa。2CN111910095A说明书1/4页一种镍基单晶高温合金母合金的熔炼制备方法技术领域[0001]本发明属于高温合金熔炼技术领域，尤其是涉及一种镍基单晶高温合金母合金的熔炼制备方法。背景技术[0002]镍基单晶高温合金是航空发动机和燃气轮机高压涡轮叶片的主要制备材料。随着镍基单晶高温合金的发展，镍基单晶高温合金的合金化程度越来越高，其成分易形成偏析、微量元素难以控制；特别是高代次镍基单晶高温合金，其高温性能对气体含量和杂质元素含量更为敏感。因此，单晶高温合金母合金标准苛刻，要求合金元素控制精确控制，尽量去除有害杂质元素，如O、N、S等。[0003]真空感应熔炼是制备镍基单晶高温合金母合金的主要方法，合金的熔化、精炼、合金化及浇注均在真空条件下进行，可以减少高温熔炼过程中的合金氧化带来的夹杂。Al是镍基单晶高温合金中的主要沉淀强化元素，其熔点仅为660℃，镍基单晶高温合金的熔炼温度通常超过1500℃，因此在高温下Al的挥发烧损严重，特别是加料顺序不当会引起熔体的溅射。[0004]高代次镍基单晶高温合金中含有大量的高难熔元素(如W熔点3430℃，Re熔点3180℃，Ta熔点2996℃，Mo熔点2617℃)，要充分熔化合金获得均匀的熔体结构组织，需加载较高的熔炼温度；同时，合金熔炼时较高的真空度会促进部分气体元素的排出。但是，高熔炼温度也会加剧Al的挥发，如公开号为CN1360071A专利中高温精炼温度为1650℃，会加速Cr、Al等饱和蒸气压较高元素的挥发。此外，长时高温熔炼会加剧合金元素与熔炼坩埚的反应，引入夹杂，导致合金的疲劳、持久性能显著降低，同时降低坩埚的寿命。因此，在不增加合金原料成本