本發(fā)明屬于高溫合金冶煉
技術領域：
，具體涉及一種提高GH4720Li合金W元素成分均勻性的方法。
背景技術：
：GH4720Li是一種鎳基時效強化型高溫合金，主要用于制造使用溫度為650-750℃的高性能壓氣機和渦輪盤以及在短時間內900℃使用的渦輪盤。GH4720Li的合金化程度非常高，同時也帶來了高溫合金鑄錠中的合金元素偏析。經過熔煉的鑄錠在凝固過程中由于偏析作用易形成低熔點γ+γ＇共晶、η相和Ni5Zr等低熔點組織，這對后續(xù)的均勻化處理和鍛造制造了困難，同時也對GH720Li的變形提出了嚴峻的考驗。該合金中合金元素的含量較高達到40％以上，Al、Ti元素大大增加了主要沉淀強化相γ＇相的含量，大量的Co、Mo等固溶強化元素以及起晶間強化的Zr、B等元素，使該高溫合金具有優(yōu)良的高溫性能，其中W元素既能起到固溶強化的作用，也可以進入γ＇相中，增加γ＇與基體間的錯配度；同時W元素也能夠明顯降低基體的層錯能，有效改善高溫合金的蠕變性能。因此提高W元素在鑄錠中的均勻性，對于提高鑄錠均勻性，改善鍛造性能，具有重要作用。技術實現要素：本發(fā)明的目的是提供一種提高GH4720Li合金W元素成分均勻性的方法，解決了現有Φ440-560mm規(guī)格GH4720Li鑄錠中存在的W元素分布不均勻的問題。本發(fā)明所采用的技術方案是：一種提高GH4720Li合金W元素成分均勻性的方法，具體包括以下步驟：步驟1，按照GH4720Li合金配比，確定原料電解鎳、純鉻、電鈷、鎳鎢合金、鎳鉬合金、純鈦、純鋁、鎳硼合金、純鋯、碳的用量；步驟2，真空感應熔煉：將步驟1所述原料分別加入真空感應爐中進行真空感應熔煉為鑄錠；步驟3，真空自耗熔煉：對步驟3得到的鑄錠進行兩次真空自耗熔煉，第二次真空自耗熔煉采用低熔速控制熔煉。本發(fā)明的特點還在于，步驟1中鎳鎢合金為NiW45中間合金。步驟1中電解鎳、電鈷進行表面處理，處理完成后表面應潔凈且呈現金屬亮色，然后與鎳鎢合金、鎳鉬合金、純鈦、純鋁、純鉻在100℃下進行10h的干燥。步驟2具體為：首先加入電解鎳、純鉻、電鈷、鎳鎢合金、鎳鉬合金和碳熔化，熔化速度小于1/4最大爐容量/h，然后加入純鈦、純鋁、鎳硼合金、純鋯進行精煉；精煉后控制澆注溫度澆注。精煉溫度為1450-1550℃，精煉時間為30-90min；澆注溫度為1450-1550℃。澆注錠模規(guī)格為Φ280～Φ400mm。步驟3中一次真空自耗熔煉采用Φ340～480mm的坩堝，熔前漏氣率控制在2.0Pa/min以下，在熔煉過程中真空度控制在2.0Pa以下，熔煉電流選擇2～10kA，熔煉電壓選擇22～25V，熔速控制在4-7kg/min，熔煉后冷卻時間大于1.0小時。步驟3中二次真空自耗熔煉，采用Φ410～560mm的坩堝，熔前漏氣率控制在1.0Pa/min以下，在熔煉過程中真空度控制在1.0Pa以下，熔煉電流選擇2～8kA，熔煉電壓選擇21～25V，熔速控制在2-5kg/min，熔煉后冷卻時間大于1.0小時。步驟3中兩次真空自耗熔煉過程中充入氦氣冷卻，充氦壓力控制在200-600Pa。本發(fā)明的有益效果是，一種提高GH4720Li合金W元素成分均勻性的方法，采用NiW中間合金代替高熔點的W金屬，使用真空感應熔煉加兩次真空自耗熔煉的熔煉方式，在第三次熔煉中使用低熔速控制的方法實現過程穩(wěn)定控制。本發(fā)明在保證不降低鑄錠成品率的前提下，使得鑄錠中的W元素分布更加均勻。解決了由于W元素成分分布不均勻導致的鑄錠各位置成分差異，從而影響合金的鍛造工藝，對于解決W元素的成分均勻性及鍛件的性能均勻性具有重要作用。附圖說明圖1是本發(fā)明方法的流程圖；圖2是實施例1制得的鑄錠頭部橫向九點W元素分布圖；圖3是實施例1制得的鑄錠縱向五點W元素分布圖；圖4是實施例2制得的鑄錠頭部橫向九點W元素分布圖；圖5是實施例2制得的鑄錠縱向五點W元素分布圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明一種提高GH4720Li合金W元素成分均勻性的方法，如圖1所示，具體包括以下步驟：步驟1，將符合國家標準的優(yōu)質電解鎳、電鈷等進行表面處理，處理完成后表面應潔凈且呈現金屬亮色，處理完成后與鎳鎢合金、鎳鉬合金、純鈦、純鋁、純鉻等合金原料在100℃下進行10h的干燥。其中選用的鎳鎢合金為NiW45。步驟2，按照合金目標成分計算所需要加入的合金量，GH4720Li合金的成分要求見表1。表1合金化學成分要求，wt％步驟3，真空感應熔煉：將原料加入真空感應爐中進行真空感應熔煉，首先加入Ni、Cr、Co、NiW、NiMo、C熔化，熔化速度小于1/4最大爐容量/h，然后加入Al、Ti、NiB、Zr進行精煉，精煉溫度1450-1550℃，精煉時間30-90min；精煉后控制澆注溫度為1450-1550℃在規(guī)格為Φ260～Φ410mm的錠模重澆注。熔煉完成后對得到的鑄錠進行打磨處理。步驟4，一次真空自耗熔煉：將電極掉頭焊接，在直徑Φ340～480mm的坩堝中進行一次真空自耗熔煉，熔前漏氣率控制在2.0Pa/min以下，在熔煉過程中真空度控制在2.0Pa以下，熔煉電流選擇2～10kA，熔煉電壓選擇22～25V，熔煉速度選擇4-7kg/min，熔煉后冷卻時間大于1.0小時，熔煉完成后整錠扒皮處理；熔煉過程中充入氦氣冷卻，充氦壓力控制在200-600Pa。步驟5，二次真空自耗熔煉：將電極掉頭焊接，在直徑Φ440～560mm的坩堝進行二次真空自耗熔煉，熔前漏氣率控制在1.0Pa/min以下，在熔煉過程中真空度控制在1.0Pa以下，熔煉電流選擇2～8kA，熔煉電壓選擇21～25V，熔速選擇2-5kg/min，采用低熔速控制，熔煉后冷卻時間大于1.0小時。熔煉過程中充入氦氣冷卻，充氦壓力控制在200-600Pa。本發(fā)明提高GH4720Li合金W元素成分均勻性的生產方法，通過：1)選擇合適的鎢元素中間合金。純鎢金屬的熔點為3422℃，而真空感應熔煉的熔池溫度一般為1400-1600℃之間，遠遠低于鎢金屬的熔點。因此需要非常長的時間來將鎢金屬進行溶解，很難獲得鎢元素分布均勻的熔體。通過選擇鎳鎢中間合金，合金中鎢元素重量百分數為45％，將合金熔點降低到1500℃左右，接近于真空感應熔煉的熔池溫度，極大的縮短了鎢元素的熔化時間和均勻化時間，更容易獲得W元素分布均勻的合金熔體。2)采用兩次真空自耗熔煉，每次自耗熔煉進行掉頭焊接，促進合金頭尾成分的均勻性。3)在二次真空自耗熔煉中采用低熔速控制熔煉方法，減少能量輸入，縮短糊狀區(qū)的寬度，同時可以提高熔煉過程的穩(wěn)定性，進一步提高鎢元素的成分均勻性。采用本發(fā)明方法熔煉的不同規(guī)格的GH4720Li合金，均取得了良好的效果。實施例1熔煉直徑為Φ510mm的GH4720Li高溫合金鑄錠。1.原材料處理：將電解Ni和電鈷進行表面噴砂處理，處理后與與鎳鎢合金、鎳鉬合金、純鈦、純鋁、純鉻在100℃下進行10h的干燥。2.配料：確定合金配比，按照配比進行投料，合金配比和所用原料和用量見表2和3。表2合金化學成分配比，wt％表3原料及用量3.真空感應熔煉：真空感應熔煉使用Φ350mm的錠模，熔化速度700kg/h，精煉溫度1480℃，精煉時間60min；澆注溫度為1480℃。熔煉完成后進行打磨。4.真空自耗熔煉：電極掉頭進行焊接進行熔煉，一次真空自耗熔煉采用Φ430mm規(guī)格坩堝，二次真空自耗熔煉采用Φ510mm規(guī)格坩堝，一次真空自耗熔煉熔速為5.5kg/min，結束后鑄錠進行扒皮處理再進行二次真空自耗熔煉，二次真空自耗熔煉的熔速為3.8kg/min。兩次熔煉的參數見表4。表4熔煉過程參數控制漏氣率Pa/min真空度Pa熔煉電流kA熔煉電壓V充氦壓力Pa冷卻時間h一次≤1.0≤24～722～24300≥1二次≤0.5≤13～622～24300≥1對得到的鑄錠頭部橫向截面進行九點取樣、表面縱向五點取樣分析鑄錠整體成分均勻性結果見圖2和圖3。由2和圖3可以看出W元素的分布均勻。實施例2熔煉直徑為Φ440mm的GH4720Li高溫合金鑄錠。1.原材料處理：將電解Ni和電鈷進行表面噴砂處理，處理后與與鎳鎢合金、鎳鉬合金、純鈦、純鋁、純鉻在100℃下進行10h的干燥。2.配料：確定合金配比，按照配比進行投料，合金配比和所用原料和用量見表5和6。表5合金化學成分配比，wt％表6原料及用量3.真空感應熔煉：真空感應熔煉使用Φ280mm的錠模，熔化速度300kg/h，精煉溫度1450℃，精煉時間30min；澆注溫度為1450℃。熔煉完成后進行打磨。4.真空自耗熔煉：電極掉頭進行焊接進行熔煉，一次真空自耗熔煉采用Φ360mm規(guī)格坩堝，二次真空自耗熔煉采用Φ440mm規(guī)格坩堝，一次真空自耗熔煉的熔速為4kg/min，結束后鑄錠進行扒皮處理再進行二次真空自耗熔煉，二次真空自耗熔煉的熔速為2kg/min。兩次熔煉的參數見表7。表7熔煉過程參數控制漏氣率Pa/min真空度Pa熔煉電流kA熔煉電壓V充氦壓力Pa冷卻時間h一次≤1.0≤22～622～24200≥1二次≤0.5≤12～522～24200≥1對得到的鑄錠頭部橫向截面進行九點取樣、表面縱向五點取樣分析鑄錠整體成分均勻性結果見圖4和圖5。由圖4和圖5可以看出W元素分布均勻性。實施例3熔煉直徑為Φ560mm的GH4720Li高溫合金鑄錠。1.原材料處理：將電解Ni和電鈷進行表面噴砂處理，處理后與與鎳鎢合金、鎳鉬合金、純鈦、純鋁、純鉻在100℃下進行10h的干燥。2.配料：確定合金配比，按照配比進行投料，合金配比和所用原料和用量見表8和9。表8合金化學成分配比，wt％表9料及用量3.真空感應熔煉：真空感應熔煉使用Φ400mm的錠模，熔化速度700kg/h，精煉溫度1550℃，精煉時間90min；澆注溫度為1550℃。熔煉完成后進行打磨。4.真空自耗熔煉：電極掉頭進行焊接進行熔煉，一次真空自耗熔煉采用Φ480mm規(guī)格坩堝，二次真空自耗熔煉采用Φ560mm規(guī)格坩堝，一次真空自耗熔煉的熔速為7kg/min，結束后鑄錠進行扒皮處理再進行二次真空自耗熔煉，二次真空自耗熔煉的熔速為5kg/min。兩次熔煉的參數見表10。表10煉過程參數控制漏氣率Pa/min真空度Pa熔煉電流kA熔煉電壓V充氦壓力Pa冷卻時間h一次≤1.0≤24～1023～25600≥1二次≤0.5≤14～823～25600≥1當前第1頁1 2 3