一种采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法.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CN107686901A(43)申请公布日2018.02.13(21)申请号201610631062.1(22)申请日2016.08.04(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人杨彦红仉凤江崔传勇谭明晖侯桂臣金涛孙晓峰(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.C22C1/02(2006.01)C22C1/06(2006.01)C22C19/05(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法(57)摘要本发明涉高温合金冶炼领域，尤其是高纯镍基高温合金冶炼技术，具体为一种采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法。该方法步骤如下：(1)采用真空感应熔炼炉冶炼并真空浇注；(2)金属熔体在真空下金属液沸腾，通过碳氧反应降低合金中氧含量；(3)降温结膜，加入自制纯钙线；(4)低温搅拌并静置后，进行真空浇注。本发明解决商业硅钙线和铁钙线在使用过程中的增硅和铁污染合金的问题，纯钙线结构设计保证足够的喂线深度，防止纯钙线使用过程中喷溅，实现大规模批量生产镍基高温合金纯净化问题，降低冶炼成本，通过采用钙对高温合金中杂质变质处理，减小加夹杂物尺寸，减少合金中夹杂物数量，为高温合金的纯净化冶炼提供有效途径。CN107686901ACN107686901A权利要求书1/1页1.一种采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)采用真空感应炉冶炼，金属液面距离氧化镁坩埚口100mm以上，冶炼真空度要求在10～100Pa，以防止金属熔体飞溅；(2)镍或高温合金熔化后，保持在0.05～10Pa真空度下沸腾5～30min，通过真空碳氧反应形成CO气泡降低合金熔体的氧含量，且不添加任何脱氧剂或脱氧合金，温度为1500～1650℃；(3)降温结膜，当氧含量在15ppm以下时，温度在1350～1450℃时添加自制纯钙线，添加量占0.001～2wt％，其余为Ni或高温合金材料；自制纯钙线结构以纯钙线为内芯，外皮采用纯镍或采用熔炼高温合金成分相同的中空棒，以避免引入其他合金元素污染；(4)添加自制纯钙线后，静置1～15min进行真空浇注，获得氧含量在10ppm以下、氮含量在10ppm以下、硫含量在5ppm以下的镍或高温合金铸锭。2.按照权利要求1所述的采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法，其特征在于，步骤(1)中，金属熔化后剧烈飞溅时，将真空度保持在50～100Pa，并通入体积纯度99.999％的高纯氩气，至炉料完全熔化。3.按照权利要求1所述的采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法，其特征在于，在加入自制纯钙线前，对自制纯钙线进行300～500℃烘烤，避免加入纯钙线后使金属液的氧含量增加。4.按照权利要求1所述的采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法，其特征在于，自制纯钙线内芯采用高密度钙棒，钙含量要求≥99wt.％，自制纯钙线内芯的直径5～10mm。5.按照权利要求1所述的采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法，其特征在于，优选的炼冶工艺，冶炼温度1500～1650℃，镍或高温合金熔化后，保持在0.05～5Pa真空度下沸腾10～30min。6.按照权利要求1所述的采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法，其特征在于，优选的纯钙线结构，将纯镍或中空高温合金包覆于纯钙外部，有利于对熔体底部进行钙处理，自制纯钙线的添加量占0.5～2wt％，其余为Ni或高温合金材料。2CN107686901A说明书1/4页一种采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法技术领域：[0001]本发明涉高温合金冶炼领域，尤其是高纯镍基高温合金冶炼技术，具体为一种采用纯钙线的高纯镍或高温合金冶炼方法。背景技术：[0002]镍基高温合金是制造航空发动机热端部件关键材料，镍基高温合金的性能对航空发动机起到非常关键作用。然而，镍基高温合金的性能主要取决于母合金的冶炼质量，如何降低获得高纯度高品质的镍基高温合金母合金非常重要。此外，合金中较高含量杂质元素在凝固过程中会形成氧化物、氮化物等夹渣，堵塞合金熔体补缩通道，导致铸造合金零件形成显微疏松，减低零件的合格率。因此，需要对合金中氧、氮和硫控制在较低的水平。[0003]目前，对于冶炼高纯高温合金母合金来说，通常采用氧化钙或氧化锆坩埚并添加钙的措施来控制杂质含量。但是，这些方法成本较高，并且传统加钙的方法很难将钙添加至熔体底部，且常规钙线均是采用钙包芯材料多以铁硅材料为主，易对镍基高温合金产生污染。而采用经脱气处理的高纯度原料进行真空冶炼母合金时，大幅的提高了高温合金的成本，降低了产品的市场竞争力。发明内