Nb‑Si基超高温合金锭的制备方法.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CN106048355A(43)申请公布日2016.10.26(21)申请号201610556027.8(22)申请日2016.07.14(66)本国优先权数据201610058467.02016.01.28CN(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人郭喜平张松何佳华乔彦强唐晔(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.C22C27/02(2006.01)C22C30/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称Nb-Si基超高温合金锭的制备方法(57)摘要本发明公开了一种Nb-Si基超高温合金锭的制备方法，用于解决现有方法不能制备Nb-Si基超高温合金的技术问题。技术方案是按照Nb-Si基超高温合金的目标成分配比称取各原材料，放入真空非自耗电弧熔炼炉内；抽真空并向炉内充入氩气后进行熔炼，得到初级合金锭，将初级合金锭切割成块体，并清除块体表面；将经过处理的合金块体摆放在水冷铜坩埚内，熔炼过程在9～10min内增加功率至55～65kW，再增加功率至75～85kW以提高熔体的过热度，耗时2～3min，保持15～20min后降低功率至最低，停止熔炼，待冷却后取出合金锭。本发明方法成功制备出熔点为1750～2000℃的Nb-Si基超高温合金锭。CN106048355ACN106048355A权利要求书1/1页1.一种Nb-Si基超高温合金锭的制备方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，按照Nb-Si基超高温合金的目标成分配比称取各原材料，以200～250克/锭计，并放入真空非自耗电弧熔炼炉内；所述Nb-Si基超高温合金的目标成分由30～72at.％的Nb、10～30at.％的Ti、12～18at.％的Si、2～5at.％的Al、2～8at.％的Hf、1～10at.％的B、3～20at.％的Cr和0.03～0.3at.％的Y组成，且上述各元素的原子百分含量之和为100％；第二步，抽真空至1～3×10-3Pa，向真空非自耗电弧熔炼炉内充入纯度为99.999wt.％的氩气后进行熔炼，电流控制在1000～1150A，得到用于水冷铜坩埚高频感应熔炼的初级合金锭；第三步，采用电火花线切割法将所述初级合金锭切割成厚度为5～8mm的块体，将这些块体表面打磨干净并吹干备用；第四步，将经过第三步处理的合金块体摆放在水冷铜坩埚内，摆放原则为：由坩埚壁向坩埚中心依次均匀摆放；用厚度为1mm的云母板和绝缘玻璃丝带做好绝缘处理，关闭炉门、抽真空并打开循环冷却水；当真空室压强低于1～3×10-3Pa时，停止抽真空并向炉内充入纯度为99.999wt.％的氩气进行保护；第五步，启动高频感应电源开始熔炼；在9～10min内增加功率至55～65kW，此时坩埚内的合金块体已完全熔化且液面形成明显的驼峰，再在2～3min内增加功率至75～85kW以提高熔体的过热度，保持15～20min后降低功率至最低，停止熔炼，待冷却后取出合金锭。2.根据权利要求1所述的Nb-Si基超高温合金锭的制备方法，其特征在于：所述初级合金锭的重量是0.5～2kg。2CN106048355A说明书1/5页Nb-Si基超高温合金锭的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种超高温合金锭的制备方法，特别涉及一种Nb-Si基超高温合金锭的制备方法。背景技术[0002]近年来，Nb-Si基超高温合金以其熔点高(大于1700℃)、密度低(6.6～7.2mg/cm3)和高温强度高等特点而备受关注。该合金的组成相主要为铌基固溶体(Nbss，韧性相)和硅化物((Nb,X)5Si3或(Nb,X)3Si，“X”为在晶格中取代Nb的原子，强化相)，二者所构成的原位自生复合材料在高低温力学性能上能弥补各自的不足，从而达到较好的平衡，被认为是一种有希望代替Ni基单晶高温合金在更高温度下(1200～1400℃)使用的高温结构材料。目前，Nb-Si基超高温合金的制备方法主要有电弧熔炼、粉末冶金和定向凝固等技术。[0003]文献1“Nb基超高温合金的制备技术及定向凝固组织,材料导报,2007,21(12):65-68”指出，电弧熔炼技术分为自耗和非自耗两种，自耗电极是由被熔炼的材料制成，其在熔炼过程中被逐渐消耗，溶化后滴进结晶器中冷凝成锭；而非自耗电极是利用钨等高熔点材料制成，其在熔炼过程中基本不被消耗。这种技术的缺点在于组织缺陷多、偏析严重、均匀性差、料损大、且易受污染。粉末冶金技术是将原料粉末经球磨之后再在压力下烧结的一种制备方法，烧结过程中各组元之间直接反应。该技术所制备的合金多为等轴晶，成分均匀，但致密性差，影响