[发明专利]一种含镧钴基高温合金真空感应熔炼工艺

说明书

本发明公开了一种含镧钴基高温合金真空感应熔炼工艺，属于高温合金制备技术领域。首先精选高纯石墨、金属Co、金属Cr、金属Ni、金属W、电解Mn、工业硅、硼铁、金属镧等原料，并配制各元素原料，装料后抽真空，达到真空度后开始化料，熔清后工频搅拌脱气，进入精炼期，控制特定的精炼温度和精炼时间，合金化期过程在充入Ar条件下进行，首先将电解Mn、硼铁加入钢液中并搅拌均匀，其次加入Al并搅拌均匀，再次加入Ni‑Mg合金并搅拌均匀，最后控制钢液温度在1400℃左右下加入采用该钢种板坯包裹的金属镧，工频搅拌均匀后升温到出钢温度后在较短时间内完成出钢。实现钴基高温合金真空感应熔炼过程中镧含量准确与稳定控制。

技术领域

本发明属于高温合金制备技术领域，具体涉及一种含镧钴基高温合金真空感应熔炼工艺。

背景技术

钴基高温合金作为航空、航天、燃气轮机等最重要的高温结构材料，使用环境极其复杂，在高温、应力、长时间交互作用下，要求具有高强度、高组织稳定性、耐热腐蚀性及抗氧化性等性能。其中GH5188合金是在国内航空发动机中用量最大的钴基变形高温合金，已用于制作航空发动机燃烧室火焰筒、导向叶片等高温部件，在国外还广泛用于燃气涡轮及导弹的高温部件，如燃烧室、尾喷管等，在核能工业中，也被用作热交换器等零部件。合金加入14％的W进行固溶强化，使合金具有良好的综合性能；加入0.02-0.12％的La和20-24％的Cr，可以提高氧化皮的粘附力，使合金具有良好的抗氧化性能，及具有较好的冷热加工塑形和焊接等工艺性能；但是镧是一种极活泼的稀土元素，在钢液中极其容易与O、S结合形成镧的氧硫化物夹杂显著影响镧的收得率，同时镧在高温下容易烧损，镧的加入方式、加入温度、加入时间等工艺影响着镧的烧损；因此，熔炼工艺显著影响着镧含量准确与稳定控制，研究开发一种高镧含量及稳定性易控的含镧钴基高温合金真空感应熔炼工艺成为当前亟待研究的重要课题。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供了一种含镧钴基高温合金真空感应熔炼工艺，解决钴基高温合金真空感应熔炼过程中镧含量准确与稳定难以控制的技术问题。

本发明目的是通过以下方式实现：

本发明提供一种含镧钴基高温合金真空感应熔炼工艺，含镧钴基高温合金感应锭的组分及重量百分比含量如下：C：0.05％～0.15％，Cr：20％～24％，Ni：20％～24％，W：13％～16％，Fe：≤3％，Mn：≤1.25％，Si：0.2％～0.5％，P：≤0.02％，S：≤0.0010％，B：≤0.015％，La：0.15％～0.40％，Al：0.1％～0.5％，Mg：≤0.0050％，O:≤0.0015％，余量为Co；

主要包括以下步骤：

(1)原料精选：精选高纯石墨、金属Co、金属Cr、Ni板、W条、电解Mn、工业硅、硼铁、金属镧、Al条、Ni-Mg合金作为原料，根据含镧钴基高温合金成分控制要求，计算并配制各元素原料；

(2)装料：采用分批次装料，第一批次装料，先后加入全部的Ni板、全部的高纯石墨、全部的W条和1/2的金属Co；第二批次装料，先后加入剩余的金属Co、全部的金属Cr和工业硅；

(3)熔化期：装料完成后开始抽真空，保证真空感应炉漏气率≤1Pa/min，避免冶炼过程漏气钢液增氧；熔化期真空度≤10Pa时开始送电，第一批料熔化前期逐渐增大功率到1500kW保证熔池形成后，降低供电功率到1000～1200kW化料，保证熔化期时间在8h～10h；第一、二批料熔清后升温到1500℃～1550℃，工频搅拌20～60min脱气，最后一批料熔清搅拌结束后进入精炼期；

(4)精炼期：精炼期控制真空度0.5～1.0Pa，降低熔池温度采用低温精炼脱氧，控制精炼温度1450℃～1500℃，精炼时间60～180min，控制钢液中O含量≤0.0015％、S含量≤0.0010％后进入合金化期；