[发明专利]一种航空用因瓦合金板材的制备方法

说明书

本发明公开了一种航空用因瓦合金板材的制备方法，采用真空感应熔炼、保护气氛恒熔速电渣熔炼的双真空联合熔炼方式生产电渣重熔锭，电渣重熔锭再经过、精整、高温锻造成坯料、精整、热轧、热处理。本发明所制备的板材，当温度范围在20～100℃内时，所制备的4J36合金板材的膨胀系数需满足α≤0.9×10‑6/℃；当所述4J36合金板材的厚度＜20.0mm时，其抗拉强度需满足≥450MPa，屈服强度需满足≥250MPa，当所述4J36合金板材的厚度在20.0mm到70.0mm之间时，其抗拉强度需满足≥470MPa，屈服强度需满足≥270MPa。

技术领域

本发明属于特种材料冶金材料技术领域，涉及一种航空用因瓦合金板材的制备方法。

背景技术

因瓦合金(4J36合金)中Ni的质量百分比在36％左右，因为其尺寸几乎不随温度变化所以又被称为殷钢。4J36的居里点在230℃左右，在低于居里点的温度范围内，其膨胀系数α表现出极低值，按照YB/T 5241《低膨胀铁镍、铁镍钴合金》中的规定，4J36的膨胀系数α≤1.5×10^-6/℃(温度区间为20～100℃)。正因为4J36膨胀系数极低的特性，目前4J36被广泛的应用在精密仪器、航空航天、电子工业、热双金属片、液态天然气储罐、荫罩材料等领域。

目前4J36在航空航天领域的应用越来越多，主要用途是作为航空模具使用。4J36作为航空模具使用时需要与复合材料进行复合，之后在热压罐中进行加热加压处理，所以需要保证4J36的膨胀系数越低越好。若其膨胀系数过高，会造成4J36模具在热压罐中变形量增大，从而导致模具整体发生变形，进一步影响工装的整体装配。同时，因为4J36作为航空模具使用时需要经历频繁的温度循环和搬运，所以也要求4J36模具需要具有一定的力学强度来保证其结构稳定性。所以针对航空模具用4J36合金板材的研究越来越受到研究机构和相关企业的重视。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种航空用因瓦合金板材的制备方法，通过真空感应熔炼加保护气氛恒熔速电渣熔炼的双真空联合熔炼方式，能够在稳定力学性能的前提下，保证膨胀系数处于较低值。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种航空用因瓦合金板材的制备方法，包括以下操作：

1)按照化学成分进行配料，然后进行真空熔炼，之后浇注为铸锭；

以质量百分比计所述化学成分为：C：≤0.02％，Mn：0.2-0.6％，Si：0.05-0.3％，P≤0.002％，S≤0.002％，Ni：35.5-36.5％，O≤0.0015％，Ti≤0.10％，Al+Mg+Zr+Ti≤0.2％，其余为Fe；同时还需满足C+Mn+Si≤0.7％，C/Ti≤0.5；

将配料好的原料经烘烤后送入中频感应熔炼炉中进行真空熔炼，真空度在0.1～0.2Pa，精炼功率为350～400Kw，精炼温度为1480～1540℃，出炉温度为1480～1540℃；

出炉后采用上注法浇注，浇注完毕后立即加入发热剂；再经模冷≥10h，脱模得到铸锭；

2)将铸锭进行电渣重熔；

将铸锭烘烤之后焊接辅助电极，在气体保护下的电渣炉中熔炼；熔炼起弧阶段电流控制在3000～5000A之间，熔炼稳定熔化阶段电流控制在8000～10000A之间；熔炼全过程的熔速控制在6～8Kg/min；待结晶完成后，吊出电渣锭置于沙坑中缓冷，冷却时间≥24h，得到电渣重熔锭；

3)将重熔锭进行高温锻造为坯料；

采用燃气加热炉加热电渣重熔锭，电渣锭装炉温度≤300℃，随炉升温至700～900℃保温120～200min，再升温至1000～1100℃保温90～150min，之后出炉锻造，终锻温度≥900℃；锻造完成后得到坯料；