[发明专利]一种高真空电弧炉制备镍基高温合金的方法

说明书

本发明涉及一种高真空电弧炉制备镍基高温合金的方法。该方法主要包括以下步骤：一、原料的准备，该制备方法熔炼镍基高温合金Inconel718所需的原料有：镍板，工业纯铁，高纯铬，高纯铌，高纯铝，高纯钛，高纯钼。将镍板及工业纯铁原料表面除杂，进行磨制抛光后，用去离子水和无水乙醇超声清洗，烘干。然后按照标准合金成分进行成分配比；二、装炉，将配好的原料放置于高真空电弧熔炼炉的熔炼坩埚内，抽取高真空，然后通入高纯氩气作为保护气；三、合金的熔炼，在氩气的保护下，引弧并进行熔炼，待全部原料熔化后，开启磁搅拌，并进行多次熔炼，熔炼完成后，熄灭电弧，冷却后获得合金铸锭。本方法操作方便，提高了制备效率。

技术领域

本发明属于镍基高温合金制备技术领域，具体涉及一种高真空电弧炉制备镍基高温合金的方法。

背景技术

镍基高温合金的研发和应用始于20世纪30年代，其在高温合金领域占据着非常重要的地位。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic75，美国与苏联随后也研制出镍基高温合金，我国在50年代中期才研制出镍基高温合金。

镍基高温合金在高温的极端环境下仍然具有良好的力学性能，抗氧化性能、抗腐蚀性能、焊接性能和易加工性能等，一直受到科学研究者的青睐。目前镍基高温合金已经被广泛地应用于各种各样的装置与环境中，例如：航天航空发动机、海洋钻采设备、阀门和石油管道的制备等。因此，研究镍基高温合金对我国航空航天等领域的发展具有重大意义。

镍基高温合金的研究工作主要集中在两个方面：合金成分的设计和生产工艺的改进。镍基高温合金的组织和性能的好坏，除了受所用原材料的纯净度的影响外，很大程度上取决于熔炼设备和工艺流程。目前，常用的镍基高温合金熔炼设备主要包括真空感应炉、电渣重熔炉、真空电弧重熔炉等。通常采用的熔炼工艺为多联工艺，该工艺较为复杂和繁琐。首先用真空感应炉熔炼出母合金锭，然后进行合金锭的精炼和提纯。后续的精炼过程一般包括电渣重熔和真空电弧重熔。

目前，国内外镍基高温合金的制备方法通常采用真空感应加电渣重熔，真空感应加真空电弧重熔，真空感应加电渣重熔加真空电弧重熔等双联或三联工艺，这种生产工艺十分复杂，能量利用率低，生产效率低。而且，生产过程还存在如下问题：真空感应熔炼过程合金熔体会和炉内材料反应生成氧化物夹杂；电渣重熔时凝固速率低，电极易在高温情况下氧化；电弧重熔不能提供高真空，因此不能完全去除氧和氮等杂质元素；合金铸锭表面缺陷较多，低熔点合金元素的烧损等。因此，发明出一种工艺简单，生产效率高，产品纯净度高的镍基高温合金制备方法显得十分必要。

发明内容

技术问题：本发明为克服上述问题，提供一种高真空电弧炉制备镍基高温合金的方法，将原料按照标准成分配比，放置于高真空电弧炉内，利用磁搅拌，透底熔炼，翻转铸锭，多次熔炼等方式，有效的降低了杂质含量和合金成分偏析，从而获得高纯度的镍基高温合金铸锭。

技术方案：本发明的一种高真空电弧炉制备镍基高温合金的方法包括下列步骤：

1)原料的准备：该制备方法熔炼镍基高温合金Inconel718所需的原料有镍板，工业纯的铁、铬、铌、铝、钛、钼，镍板及工业纯铁需要进行表面清理，进行磨制和抛光后，用去离子水清洗，在无水乙醇中进行超声清洗，烘干，然后按照镍基高温合金Inconel718的标准合金成分进行配比；

2)装炉：将纯钛锭放置于电弧炉中心坩埚内，配比好的合金原料放入其他熔炼坩埚内；原料的放置规则为，高熔点的金属原料放置于坩埚上部，低熔点的金属原料放置于坩埚底部，然后进行抽取真空的操作，待真空度达到5×10^-3Pa时，停止抽气，充入纯氩气至真空度为-0.05MPa；