[发明专利]一种含镧高温合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种含镧高温合金的制备方法，包括真空感应熔炼、电渣重熔、均匀化、锻造、轧制、机加工和探伤工艺，本发明的通过控制电渣重熔氛围减少镧的氧化，优化渣系组成及含量、熔速及电极插入深度等工艺参数，减少因电渣与镧发生置换反应导致的镧元素烧损及头尾偏差，并结合镧在电渣重熔工序的稳定控制，对真空感应熔炼工序中的镧控制提出要求。本发明可实现含镧高温合金经电渣重熔工艺后仍达到50‑60%精准稳定收得率。

技术领域

本发明属于特种冶金领域，涉及一种含镧高温合金的制备方法。

背景技术

镧是一种极易氧化的稀土元素，在镍基及钴基高温合金中作为微合金元素，它的加入可以提高氧化皮的粘附力，改变高温合金表面保护性氧化膜α-Al₂O₃的形貌，即由原来多孔、起伏不平、粘附性差的氧化膜变为平整、致密、粘附性较好的氧化膜，进而显著地改善抗氧化性能。在GH170合金中，加入微量的镧，可以降低氧化物保护层Cr₂O₃的挥发性，并促进在合金表面形成含有镧的(Cr、La)₂O₃氧化层，该氧化层膜较通常的Cr₂O₃更为密实，从而有效阻止氧化继续深入，且这种抗氧化性能随着镧含量的增加而提高，这一优异特性尤其适用于航空发动机及燃气轮金燃烧室用高温合金材料。因此在发动机燃烧室中应用的镍基高温合金GH3230、GH5188、GH170、GH907、GH909等合金中均要求加入特定含量的镧，以提高其抗氧化性能。但正如文献《碳、镧元素在GH3230合金中的作用研究》中所描述的，La含量一旦超过合金基体的固溶量，则会影响晶界碳化物的析出并发生偏聚，对材料的室温高温力学性能产生不利的影响，因此要能实现高温合金中的镧含量准确与稳定控制。

上述高温合金的生产工艺流程为真空感应熔炼，加保护气氛电渣重熔，然后进行均匀化、锻造、轧制等。在真空感应熔炼中，需要采用包括充氩、控制镧的加入时间等措施在内的方法提高La的收得率，为后续的电渣重熔La含量控制提供基础。电渣重熔是最后一道铸锭凝固质量及成分控制工序，也是决定合金材料中最终镧含量的关键工序。

经有关文献及专利检索表明：关于高温合金镧含量控制的相关技术主要集中于真空感应熔炼工序，而与电渣重熔有关的镧控制研究主要集中于烧损行为研究等。如文献《GH3230中镧元素烧损行为分析》认为真空感应熔炼的收得率基本稳定在60%，但电渣重熔收得率却在10-40%之间波动，波动幅度较大。而且作者还没有考虑到电渣重熔氩气保护工艺、渣系组元及活度以及熔速、电极插入深度等一系列与镧烧损密切相关的热力学动力学因素，这些因素会进一步增加镧含量烧损的不确定性，导致产品不符合标准或性能不合格。