本發(fā)明涉及金屬粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以等離子旋轉(zhuǎn)電極法制備GH5605合金球形粉末的方法。具有良好的流動性、高松裝密度的。

背景技術(shù)：

GH5605該合金是以20Cr和15W固溶強化的鈷基高溫合金，在815oC以下具有中等的持久和蠕變強度，在1090oC以下具有優(yōu)良的抗氧化性能，同時具有滿意的成形、焊接等工藝性能。適用于制造航空發(fā)動機燃燒室和導(dǎo)向葉片等要求中等強度和優(yōu)良的高溫抗氧化性能的熱端高溫零部件。也可在航空發(fā)動機和航天飛機上使用。主要在引進(jìn)機種上使用，用于制造導(dǎo)向呈片、渦輪外環(huán)、外壁、渦流器、封嚴(yán)片等高溫零部件。

近年來，隨著材料技術(shù)的快速發(fā)展，增材制造與熱等靜壓等技術(shù)的廣泛使用，市場對高品質(zhì)粉末的需求不斷上升，特別是GH5605粉末有高強度、抗氧化性等特點，此類高溫合金粉末的更是受到金屬粉末廠家所廣泛關(guān)注的。

因此，為了形成大規(guī)模、低成本的生產(chǎn)方式，同時避免GH5605合金使用其他制備工藝所帶來的問題，本發(fā)明提出了一種采用等離子旋轉(zhuǎn)電極制備GH5605合金球形粉末的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種以等離子旋轉(zhuǎn)電極法制備GH5605合金球形粉末的方法，用于滿足熱等靜壓、金屬增材制造等近凈成形技術(shù)的市場需求；具有流動性好、純凈度高、粒徑細(xì)小球形的特點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種以等離子旋轉(zhuǎn)電極法制備GH5605合金球形粉末的方法，包括以下步驟：

1）按照GB/T 14992-2005的標(biāo)準(zhǔn)的合金成分配料得到熔鑄原料，對熔鑄原料進(jìn)行一次真空感應(yīng)熔煉；去除表層的氧化皮，并進(jìn)行二次真空自耗重熔，得到相對密度在85%以上的母合金錠坯料；

2）將二次真空熔煉的母合金錠坯料通過鍛造工藝得到GH5605合金棒材，經(jīng)車床或CNC機械加工，得到符合等離子旋轉(zhuǎn)電極法要求的合金電極棒；

3）將合金電極棒置于棒料旋轉(zhuǎn)和軸向移動機械裝置室內(nèi)，對整套制粉設(shè)備的機械裝置室、霧化室等進(jìn)行預(yù)抽真空處理，充入惰性保護氣體；

4）啟動霧化功能并點燃等離子發(fā)生器，用等離子火炬加熱高速旋轉(zhuǎn)的合金電極棒端面，使其熔化后依靠旋轉(zhuǎn)的離心作用制備金屬液滴，在霧化室內(nèi)離心冷凝；

5）通過粉末收集裝置得到超純凈GH5605合金球形粉末，待粉末完全冷卻后按要求篩分并真空包裝。

按質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所述的GH5605合金球形粉末的高溫合金化學(xué)成分為：C:0.05-0.15%；Cr:19.00-21.00%；Ni:9.00-11.0%；Co:余量；W:14.00-16.00%；Fe:≤3.00%；Si:≤0.40%；Mn:1.00-2.00%；P: ≤0.040%；S: ≤0.030%。

所述合金電極棒的致密度大于99%，無明顯疏松、縮孔等鑄造缺陷，直徑控制在50-80mm，長度為500-800mm，表面粗糙度Ra≤1.6μm。

所述的惰性氣體為Ar、He的混合氣體，其混合比例為10%Ar+90%He，工作壓力為0.12-0.15MPa；等離子弧電流為0.9-1.2KA，電壓為45-55V。合金電極棒轉(zhuǎn)速控制在15000-30000r/min。

本發(fā)明的有益效果是：使用本方法制備的GH5605合金粉末純度高、質(zhì)量穩(wěn)定，可達(dá)到增材制備、熱等靜壓等技術(shù)的使用要求；特別是在惰性氣體的保護下，能有效的控制雜質(zhì)元素含量；同時采用等離子旋轉(zhuǎn)電極法制備的GH5605合金粉末工藝，其粉末具有顆粒均勻、流動性強、松裝密度高、質(zhì)量穩(wěn)定的特點，可規(guī)?；a(chǎn)出不同粒度的粉末。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實例并非用于限制本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明中，產(chǎn)品粉末性能檢測按以下方法進(jìn)行：

ASTM B212-1999、ASTM B213-2013、ASTM B214-2016、ASTM B215-2015

實施例1：一種以等離子旋轉(zhuǎn)電極法制備GH5605合金球形粉末的方法，包括以下步驟：

步驟1，按照GB/T 14992-2005的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合金成分配料得到熔鑄原料，C:0.07%；Cr:19.28%；Ni:10.21%；Co:余量；W:15.34%；Fe:0.23%；Si:0.01；Mn:0.003%；P: 0.028%；S: 0.020%，對熔鑄原料進(jìn)行一次真空感應(yīng)熔煉；去除表層的氧化皮，并進(jìn)行二次真空自耗重熔，得到相對密度在85%以上的母合金錠坯料；

步驟2，將二次真空熔煉的母合金錠坯料通過鍛造工藝得到GH5605合金棒材，經(jīng)車床機械加工，達(dá)到符合等離子旋轉(zhuǎn)電極法要求的合金電極棒；無明顯疏松、縮孔等鑄造缺陷的要求，經(jīng)車床機械加工后直徑為65mm，長度為600mm，表面粗糙度1.537μm；

步驟3，將合金電極棒置于棒料旋轉(zhuǎn)和軸向移動機械裝置室內(nèi)，對整套制粉設(shè)備的機械裝置室進(jìn)行預(yù)抽真空處理，分別通入Ar、He惰性氣體保護，其混合比例為10%Ar+90%He，工作壓力為0.12MPa；等離子弧電流為1.2KA，電壓為50V。

步驟4，將合金電極棒轉(zhuǎn)速調(diào)整為15000r/min，啟動霧化功能并點燃等離子發(fā)生器，使其熔化后依靠旋轉(zhuǎn)的離心作用制備金屬液滴，再在霧化室內(nèi)進(jìn)行離心冷凝；

步驟5，通過粉末收集裝置得到超純凈GH5605合金球形粉末，待粉末完全冷卻后按要求篩分并真空包裝。

獲得GH5605合金粉末的檢測指標(biāo)：

粒度分布：0-45μm：7.08%；45-53μm：7.08%；53-75μm：27.81%；75-106μm：32.08%；106-150μm：18.37%；150-180μm：6.44%；>180μm：1.15% ，按質(zhì)量百分含量計；

流動性：13.367s；

松裝密度為4.783g/cm³。

實施例2：一種以等離子旋轉(zhuǎn)電極法制備GH5605合金球形粉末的方法，包括以下步驟：

步驟1，按照GB/T 14992-2005的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合金成分配料得到熔鑄原料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，C:0.05%；Cr:20.03%；Ni:9.94%；Co:余量；W:15.21；Fe:0.14%；Si:0.02%；Mn:0.012%；P: 0.024%；S: 0.022%對熔鑄原料進(jìn)行一次真空感應(yīng)熔煉；去除表層的氧化皮，并進(jìn)行二次真空自耗重熔，得到相對密度在85%以上的母合金錠坯料；

步驟2，2，將二次真空熔煉的母合金錠坯料通過鍛造工藝得到GH5605合金棒材，經(jīng)車床機械加工，達(dá)到符合等離子旋轉(zhuǎn)電極法要求的合金電極棒；無明顯疏松、縮孔等鑄造缺陷的要求，經(jīng)車床機械加工后，直徑為50mm，長度為700mm，表面粗糙度1.519μm；

步驟3，將合金電極棒置于棒料旋轉(zhuǎn)和軸向移動機械裝置室內(nèi)，對整套制粉設(shè)備的機械裝置室、霧化室等進(jìn)行預(yù)抽真空處理，分別通入Ar、He惰性氣體保護，其混合比例為10%Ar+90%He，工作壓力為0.13MPa；等離子弧電流為1.0KA，電壓為45V。

步驟4，將合金電極棒轉(zhuǎn)速調(diào)整為20000r/min，啟動霧化功能并點燃等離子發(fā)生器，使其熔化后依靠旋轉(zhuǎn)的離心作用制備金屬液滴，再在霧化室內(nèi)進(jìn)行離心冷凝；

步驟5，通過粉末收集裝置得到超純凈GH5605合金球形粉末，待粉末完全冷卻后按要求篩分并真空包裝。

獲得GH5605合金粉末的檢測指標(biāo)：

粒度分布：0-45μm：17.89%；45-53μm：27.95%；53-75μm：16.92%；75-106μm：18.86%；106-150μm：18.26%；150-180μm：0.12%；>180μm ：0.07%，按質(zhì)量百分含量計；

流動性：13.251s；

松裝密度為4.628g/cm³。

實施例3：一種以等離子旋轉(zhuǎn)電極法制備GH5605合金球形粉末的方法，包括以下步驟：

步驟1，按照GB/T 14992-2005的標(biāo)準(zhǔn)的合金成分配料得到熔鑄原料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，C:0.10%；Cr:20.23%；Ni:10.71%；Co:余量；W:15.61%；Fe:0.19%；Si:0.02%；Mn:0.023%；P: 0.031%；S: 0.020%，對熔鑄原料進(jìn)行一次真空感應(yīng)熔煉；去除表層的氧化皮，并進(jìn)行二次真空自耗重熔，得到相對密度在85%以上的母合金錠坯料；

步驟2，將二次真空熔煉的母合金錠坯料通過鍛造工藝得到GH5605合金棒材，經(jīng)車床機械加工，達(dá)到符合等離子旋轉(zhuǎn)電極法要求的合金電極棒；無明顯疏松、縮孔等鑄造缺陷的要求，經(jīng)車床機械加工后直徑為65mm，長度為700mm，表面粗糙度0.946μm；

步驟3，將合金電極棒置于棒料旋轉(zhuǎn)和軸向移動機械裝置室內(nèi)，對整套制粉設(shè)備的機械裝置、霧化室等進(jìn)行預(yù)抽真空處理，分別通入Ar、He惰性氣體保護，其混合比例為10%Ar+90%He，工作壓力為0.15MPa；等離子弧電流為0.9KA，電壓為55V。

步驟4，將合金電極棒轉(zhuǎn)速調(diào)整為30000r/min，啟動霧化功能并點燃等離子發(fā)生器，使其熔化后依靠旋轉(zhuǎn)的離心作用制備金屬液滴，再在霧化室內(nèi)進(jìn)行離心冷凝；

步驟5，通過粉末收集裝置得到超純凈GH5605合金球形粉末，待粉末完全冷卻后按要求篩分并真空包裝。

獲得GH5605合金粉末的檢測指標(biāo)：

粒度分布：0-45μm：48.54%；45-53μm：25.76%；53-75μm：5.58%；75-106μm：19.43%；106-150μm：0.60%；150-180μm：0.02%；>180μm ：0.05%，按質(zhì)量百分含量計；

流動性：13.114s；

松裝密度為4.556g/cm³。