[发明专利]一种铸造高温合金光谱分析内控标样的制备方法

权利要求书

1.一种铸造高温合金光谱分析内控标样的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据高温合金的成分范围配制合金原材料，加入50Kg真空感应炉中，经高温熔体处理，处理温度选择高于合金液相线200±20℃的温度下保温3～5min，降温熔铸成母合金锭；

(2)将母合金锭进行切割、打磨除去表面氧化皮后投入定向凝固炉中，采用阶梯式功率5Kw→15Kw→30Kw输送，将合金锭感应熔化，熔化后在高于合金液相线150±20℃进行高温精炼3min～10min；在定向凝固过程中凝固界面前沿的温度梯度G为90±10K/cm，浇铸温度为高于合金液相线80±20℃，浇铸后保温30s～100s，进行抽拉，抽拉速度为100±50μm/s，其中冷却介质为金属Sn，温度为300±50℃；抽拉结束后，试样随炉冷却20min～30min取出，待彻底冷却后进行后处理；

在定向凝固过程中型壳的顶部设置浇口杯，在浇口杯处设有挡渣板，而且在试样上部设有挡渣板；采用液态金属冷却定向凝固技术，能够提供高的温度梯度，稳定的生长条件，得到性能良好成分均匀的定向组织；

(3)热处理：对试样进行均匀化处理，在低于合金固相线20℃的温度下保温4h～8h，空冷至室温；

(4)加工处理：将试样上部和下部各切去5mm～10mm，然后打磨除去表面的氧化皮，进行抛光，最终得到满足光谱分析的内控标准试样。

2.根据权利要求1所述的铸造高温合金光谱分析内控标样的制备方法，其特征在于，在定向凝固过程中使用的型壳形成七个试样。

3.根据权利要求2所述的铸造高温合金光谱分析内控标样的制备方法，其特征在于，每个型壳内径Φ32～34mm，型壳厚8mm～10mm，型壳高200mm～300mm，浇口杯高100mm～150mm。

4.根据权利要求1所述的铸造高温合金光谱分析内控标样的制备方法，其特征在于，在定向凝固过程中，枝晶间距与凝固界面前沿的温度梯度G和生长速度R有关，在Hunt模型中一次枝晶间距λ₁＝KG^-0.5R^-0.25，K为材料物性参数；随着G或R增加，λ₁减小，获得更细的枝晶组织，减小微观偏析。

5.根据权利要求1所述的铸造高温合金光谱分析内控标样的制备方法，其特征在于，铸造高温合金为镍基高温合金或钴基高温合金。

6.根据权利要求1所述的铸造高温合金光谱分析内控标样的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，冷却介质Sn具有较低的熔点232℃，Sn比其他冷却剂密度大，使得在液态介质表面能够存在一层薄的氧化铝颗粒作为定向凝固炉冷热区间的隔热屏障。

7.根据权利要求1所述的铸造高温合金光谱分析内控标样的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，对试样进行热处理能进一步使成分均匀化。

8.根据权利要求1所述的铸造高温合金光谱分析内控标样的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，将试样上部和下部各切去5mm～10mm，选优质部分做内控标样，然后切割、打磨成直径Φ30mm～32mm、高20mm～30mm符合光谱分析要求的圆柱状试样。