一種熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金的方法。該方法主要包括如下步驟：在CaO坩堝中依次加入50-60wt.%的Ni、全部Co、15-25wt.%Cr-C、全部Ti、全部Mo、全部W、全部Ta、全部Re、全部Hf和剩余Ni；在加料槽中分隔裝入剩余Cr-C、Al；抽真空至真空度達到0.1Pa時，熔化合金；熔化完畢后，在1540℃-1560℃精煉5~10分鐘，再加入剩余Cr-C中間合金至全部熔化后，停電、結(jié)膜、破膜加入Al，均勻攪拌，在1450℃~1500℃澆鑄成母合金鑄錠。本發(fā)明分步多形式加碳技術(shù)能夠降低合金氣體含量，保證碳元素充分發(fā)揮脫氧作用的同時，能夠促進碳在高溫合金中的溶解，易于精確控制合金元素成分。
【專利說明】一種熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金的方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及一種熔煉過程加碳冶煉鎳基高溫合金的方法，通過分步添加 Cr-C中 間合金促進碳在鎳基高溫合金冶煉過程中的溶解以精煉母合金，優(yōu)化合金組織，提高高溫 合金的性能，本發(fā)明可作為高性能、低雜質(zhì)含量鎳基高溫合金鑄錠的制備技術(shù)。 【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高溫合金的發(fā)展，合金成分在不斷的變化，其中碳的添加已成為在鎳基高溫 合金中不可或缺的元素。碳在鎳基高溫合金中具有特殊的作用。首先，對于鑄造多晶高溫 合金，通過形成多種碳化物強化晶界，尤其是鑄造成型復(fù)雜構(gòu)件時，碳的添加能夠明顯降低 雀斑、小角度晶界等缺陷的形成。其次，對于單晶高溫合金中，碳的添加強化了單晶中不可 避免出現(xiàn)地小角晶界，提高單晶成品率。另外，碳是母合金熔煉時的精煉元素，碳的添加促 使精煉過程中形成氧化物溢出，提高了合金的純凈度，改善了合金的鑄造性能，一定量的碳 的添加顯著提高了合金的力學(xué)性能。
[0003] 鎳基高溫合金母合金的傳統(tǒng)冶煉方法是，在裝料過程中添加單質(zhì)碳（專利：CN 101538664A)，不能有效的發(fā)揮碳的脫氧作用，即使在熔煉過程中分步添加碳（專利號：CN 101994019A)，雖然充分發(fā)揮了碳在精煉過程中的脫氧作用，但無法有效促進碳在高溫合金 中的溶解。因此，如何充分發(fā)揮碳在高溫合金中的作用，關(guān)鍵是促進碳在鎳基高溫合金中的 溶解，促使碳在鑄造多晶鎮(zhèn)基商溫合金中形成碳化物以強化合金晶界，進一步提商鎮(zhèn)基商 溫合金的高溫性能。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有高溫合金在裝料或冶煉過程中添加單質(zhì)碳，不能有效促進 碳在鎳基合金的溶解等不足，提供了一種熔煉過程中分步添加 Cr-c中間合金冶煉鎳基高 溫合金的方法，在保證合金冶煉過程中脫氧的同時，促進了碳在鎳基高溫合金中的溶解。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金的 方法，包括以下步驟：
[〇〇〇6] (1)裝爐
[0007] 按目標合金成分設(shè)計母合金加料方式，其中Cr、C先冶煉成Cr-C中間合金，在CaO 坩堝中依次加入50_60wt. %的Ni、全部Co、15-25wt. %Cr-C、全部Ti、全部Mo、全部W、全部 Ta、全部Re、全部Hf和其余40-50wt. %的Ni ;在加料槽中分隔裝入其余Cr-C、A1，所述的 目標合金成分如下：5-8% Cr，5-8% Co, 0-2. 5% Mo, 0-8% W，0-6. 5% Ta，0-3% Re，0-6. 2% Α1，0-2· 5% Ti，〇-〇. 2% Hf，0. 05-0. 1% C，Ni 余量；
[0008] (2)合金熔煉與精煉
[0009] 采用真空感應(yīng)熔煉爐升溫至爐料完全熔化進行熔煉，在1540-1560°C精煉5?10 分鐘；
[0010] ⑶停電冷凝
[0011] 精煉結(jié)束后，停電冷凝15-20分鐘；
[〇〇12] (4)二次加料
[0013] 冷凝處理結(jié)束后，抽真空至真空度達到0. IPa時，升溫至1500°C熔化合金，熔體沖 開氧化膜后，加入剩余Cr-C合金、A1 ;
[0014] (5)停電澆注
[0015] 二次加料結(jié)束后，在1500°C保溫5-10分鐘后停電冷凝，在1450°C?1500°C澆鑄成 母合金鑄錠。
[0016] 步驟（2)中所述的升溫速率為50°C /分鐘。
[0017] 步驟⑷中所述的升溫速率為50°C /分鐘。
[0018] 本發(fā)明在熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金具有如下優(yōu)點：在母合 金冶煉過程中添加碳，可以減少合金中的氧含量，提高合金的純潔度，從而改善合金的鑄造 性能；本發(fā)明利用C在Cr中易于溶解形成Cr-C化合物優(yōu)點，先煉制易于控制成分的中間 合金，通過冶煉過程中添加 Cr-C中間合金，促進碳在鎳基高溫合金中的溶解以優(yōu)化合金組 織，可以降低如雀斑、小角度晶界等晶粒缺陷的數(shù)量，特別是合金中的碳化物能夠強化單晶 中不可避免出現(xiàn)的小角度晶界，能夠提高單晶成品率。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明鎳基高溫合金熔煉流程圖。 【具體實施方式】
[0020] 實施例1
[0021] 本實施例合金成分及原材料牌號見表1
[0022] 表 1
[0023]
【權(quán)利要求】
1. 一種熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金的方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 裝爐 按目標合金成分設(shè)計母合金加料方式，其中Cr、c先冶煉成Cr-C中間合金，在CaO坩堝 中依次加入50-60wt. %的Ni、全部Co、15-25wt. %Cr-C、全部Ti、全部Mo、全部W、全部Ta、 全部Re、全部Hf和其余40-50wt. %的Ni ;在加料槽中分隔裝入其余Cr-C、A1，所述的目標 合金成分如下：5-8% Cr，5-8% Co,0-2. 5% Mo,0-8% W，0-6. 5% Ta，0-3% Re，0-6. 2% A1， 0-2. 5% Ti，〇-〇. 2% Hf，0. 05-0. 1% C，Ni 余量； (2) 合金熔煉與精煉 采用真空感應(yīng)熔煉爐升溫至爐料完全熔化進行熔煉，在1540-1560°C精煉5?10分 鐘； (3) 停電冷凝 精煉結(jié)束后，停電冷凝15-20分鐘； (4) 二次加料 冷凝處理結(jié)束后，抽真空至真空度達到0. IPa時，升溫至1500°C熔化合金，熔體沖開氧 化月旲后，加入剩余Cr-C合金、A1 ; (5) 停電澆注 二次加料結(jié)束后，在1500°C保溫5-10分鐘后停電冷凝，在1450°C?1500°C澆鑄成母合 金鑄錠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金的方法，其特 征在于，步驟（2)中所述的升溫速率為50°C /分鐘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔煉過程中分步多形式加碳冶煉鎳基高溫合金的方法，其特 征在于，步驟（4)中所述的升溫速率為50°C /分鐘。
【文檔編號】C22C19/05GK104046820SQ201410251278
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】陳 光, 周雪峰, 馮亞亞, 李沛 申請人:南京理工大學(xué), 江蘇省（丹陽）高性能合金材料研究院, 南京鼎正新材料科技有限公司, 南京一甲新材料科技有限公司