一種超細(xì)高等級(jí)球形ep741np合金粉末的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高溫合金粉末冶金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超細(xì)高等級(jí)球形 EP741NP合金粉末的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] EP741NP是一種鎳基高溫合金，其成分具有鮮明的特點(diǎn):較高的Ti、Al、Nb含量，γ' 相含量達(dá)到60%以上，保證了合金的強(qiáng)度，同時(shí)合金具有很低的Ti/Al比，同時(shí)添加強(qiáng)碳化物 形成元素 Hf、Nb等，減小了原始顆粒邊界的形成趨勢，并且大量添加了 W、Mo等難熔元素。傳 統(tǒng)的EP741NP合金制備工藝為PREP制粉+直接熱等靜壓成形+熱處理。獨(dú)特的成分特點(diǎn)，保證 了合金具有良好的蠕變抗力、疲勞性能，自從上世紀(jì)八十年代以來，其廣泛應(yīng)用于航空航天 的關(guān)鍵熱端零部件。
[0003] EP741NP合金具有良好的損傷容限，但是強(qiáng)度略低，一定程度上限制了其應(yīng)用。這 與合金晶粒尺寸普遍粗大有關(guān)。合金晶粒尺寸粗大，從而無法滿足強(qiáng)度要求。而對(duì)于粉末合 金，合金的晶粒尺寸很大程度上取決于粉末的粒度。因此，國內(nèi)外都對(duì)使用粉末的粒度進(jìn)行 了優(yōu)化。在八十年代，俄羅斯采用粉末粒度為70~315 μπι，之后逐漸發(fā)展為70~200μπι，50~ 140μπι;目前，受限于設(shè)備能力，國內(nèi)PREP粉末主要粒度為50~150μπι，而氣霧化粉末粒度可以 達(dá)到~75μπι，但是氣霧化粉的圓形度較差，易存在粘接粉、空心粉、衛(wèi)星粉等較多缺陷。因此， 制備超細(xì)球形粉，是提高合金性能的一個(gè)趨勢，是一項(xiàng)急需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 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方法，以解決粉末冶金 工藝制備ΕΡ741ΝΡ合金過程中出現(xiàn)的晶粒尺寸過大導(dǎo)致性能不足、粉末形狀不佳導(dǎo)致變形 能力差等問題，以及當(dāng)前普遍使用的制粉方法制得的合金粉末圓形度不佳、粒度過大等問 題。本發(fā)明提供了一種超細(xì)、高圓形度ΕΡ741ΝΡ合金粉末的制備方法，確保成型后的ΕΡ741ΝΡ 合金成分均勻、組織細(xì)小、性能優(yōu)異，滿足航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種超細(xì)高等級(jí)球形ΕΡ741ΝΡ合金粉 末的制備方法，包括以下步驟： 1) 按照ΕΡ741ΝΡ基合金的成分為配料，Co: 13~16%，Cr: 8 · 0~10 · 0%，Α1:4 · 8~5 · 3%，Ti : 1 · 6 ~2.0%，￥:5.2~5.9%，]?〇:3.5~4.2%，(：：0.02~0.06%，肚 ：0.1~0.4%，他：2.4~2.8，附為基體，添 加 Ο-lwt%的Mg，B，Zr，Ce元素，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔工藝熔煉熔煉成EP741NP合金 棒； 2) 對(duì)熔煉的EP741NP合金棒進(jìn)行精車加工，加工后的電極棒的直徑為10-100mm，長度為 100-1000_，圓度偏差小于0.1_，直線度偏差小于0. lmm/m，粗糙度小于1.6μηι; 3) 裝載電極棒至反應(yīng)室中，對(duì)反應(yīng)室抽真空至10_3-10_2Pa，向反應(yīng)室充入氦氣、氬氣或 氦氬混合氣，使腔室內(nèi)壓力為0.01-lMPa，，氣氛中氧含量小于O.lwt%; 4) PREP制粉設(shè)備的等離子槍功率為100-300kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒 不做電極，等離子弧對(duì)電極棒端部進(jìn)行加熱，使端部均勻熔化，電極棒轉(zhuǎn)速為10000-30000r/min，霧化液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出，并形成液滴，液滴在惰性氣體 環(huán)境中快速冷卻成球形顆粒，落入反應(yīng)室底部收集器中； 5)在惰性氣體保護(hù)下，對(duì)制得的EP741NP合金粉末篩分和包裝。
[0006] 所述的EP741NP合金粉末平均粒度為40μπι-500μπι。
[0007] 所述的ΕΡ741ΝΡ合金粉末為平均粒度小于50μπι的超細(xì)粉末。
[0008] 所述的步驟4)制粉過程圓形度為90~95%。
[0009] 本發(fā)明的有益效果在于： 使用非轉(zhuǎn)移弧等離子旋轉(zhuǎn)電極工藝，在超高轉(zhuǎn)速條件下，能夠制得超細(xì)、高圓形度的 ΕΡ741ΝΡ合金粉末，其成型件能夠滿足航空航天部件的應(yīng)用需求。
[0010] 使用本方法制得的粉末進(jìn)行熱等靜壓成型及熱處理，其力學(xué)性能可達(dá)到：屈服強(qiáng) 度大于llOOMPa，抗拉強(qiáng)度大于1500MPa，斷后伸長率大于18%，斷面收縮率大于20%。
[0011] 本發(fā)明通過調(diào)整工藝參數(shù)可獲得平均粒度為40μπι-500μπι的EP741NP合金粉末，尤 其能夠制得平均粒度小于50μπι的超細(xì)粉末，夾雜物小于10顆/kg，制粉過程增氧量在100-lOOOppm范圍內(nèi)可控;并且保證粉末的圓形度大于90%。該粉末的熱等靜壓成型件力學(xué)性能 為：屈服強(qiáng)度大于llOOMPa，抗拉強(qiáng)度大于1500MPa，斷后伸長率大于18%，斷面收縮率大于 20% 〇
【附圖說明】
[0012 ]圖1為本發(fā)明EP741NP合金粉末掃描電鏡照片。
[0013]圖2為本發(fā)明EP741NP合金粉末能譜分析。
[0014]圖3為本發(fā)明EP741NP合金粉末圓形度測算照片。
[0015 ]圖4為本發(fā)明EP741NP合金單個(gè)粉末掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017] 實(shí)施例！ 一種超細(xì)高等級(jí)球形EP741NP合金粉末的制備方法，包括以下步驟： 1) 按照EP741NP的成分為配料，C: 0 · 034%，Co: 16 · 4%，Cr: 9 · 15%，A1:5 · 08%，Ti : 1 · 92%，W: 5.31 %，Mo: 3.92 %，Nb: 2.70，Hf: 0.25%，Ni余量，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔工藝熔煉成 EP741NP合金棒； 2) 對(duì)熔煉的EP741NP合金棒進(jìn)行精車加工，加工后的電極棒為：直徑為50mm，長度為 650mm，圓度偏差0.02mm，直線度偏差0.045mm/650mm，粗糙度1.14μπι; 3) 裝載電極棒至反應(yīng)室中，對(duì)反應(yīng)室抽真空至2Xl(T3Pa，向反應(yīng)室充入氦氣，使腔室 內(nèi)壓力為〇.5MPa; 4) PREP制粉設(shè)備的等離子槍功率為200kW，等離子炬包含鎢陰極和銅陽極，電極棒不做 電極，等離子體對(duì)電極棒端部進(jìn)行加熱，電極棒轉(zhuǎn)速為22000r/min，使端部均勾恪化，霧化 液滴在離心力作用下從電極棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性氣體環(huán)境中快速冷卻成 球形顆粒，落入反應(yīng)室底部收集器中； 5)在惰性氣體保護(hù)下，對(duì)制得的EP741NP合金粉末篩分和包裝。
[0018] 所述的EP741NP合金粉末平均粒度為78μπι。
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