[发明专利]一种高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺

说明书

本发明涉及高温合金熔铸工艺领域，具体为一种高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺。该工艺包括以下步骤：(1)制备具有表面无氧化皮等缺陷的母合金锭，合金锭表面需处理至露出金属光泽；(2)利用氧化镁、氧化锆、氧化铝或镁铝坩埚等氧化物陶瓷坩埚熔铸合金锭，冷埚或热埚放料；(3)将合金锭加入到坩埚前需将真空抽至10Pa以下，加料完成后大功率送电至合金化清；(4)合金化清时表面浮渣占比低于5％。(5)合金化清后，直接提温到浇铸温度进行零部件浇铸。采用本发明方法熔铸高温合金，可以有效抑制合金二次熔铸过程中表面浮渣，降低因浮渣造成的零件报废，提升高温合金零部件生产效率及合格率。

技术领域：

本发明涉及高温合金熔铸工艺领域，具体为一种高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺。

背景技术：

高温合金是制造先进航空发动机核心部件的关键材料，其纯净度和性能稳定性是决定航空发动机部件制造成本和可靠性的重要指标。铸造高温合金纯净度主要控制两个方面：第一方面是合金中微量有害杂质元素的含量，另一方面是合金在熔炼或二次熔铸过程中夹杂物的含量控制。近些年来，由于设备的进步以及相应冶炼水平的提升，高温合金杂质元素含量已经可以控制到较低水平，比如：O、N、S等元素已经可以达到10ppm以下，并且已经有证据表明，合金中有害元素的降低会提升合金的性能。此外，合金中夹杂物因会成为合金变形过程的裂纹源而降低合金的力学性能，如：拉伸性能、持久蠕变性能以及疲劳性能等，在高温合金中需要严格控制。

目前控制夹杂物产生的方法主要为控制原材料以及熔炼过程中陶瓷辅材等，并通过浇注过程的溜槽等系统对浮渣进行过滤，达到降低合金中夹杂物的目的。长久以来，二次熔铸铸造高温合金过程中极易出现表面浮渣，通常通过高温精炼减少合金表面浮渣，一方面降低了铸件生产效率，同时导致易挥发元素(如：Al、Ti、Cr)以及关键有益微量元素(如：C、La、Y、Ce等)的含量难以精确控制，从而影响合金最终性能。此外，当合金中表面浮渣较多时，一旦浮渣控制不佳，会严重影响所生产部件的成品率及其可靠性。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺，该方法利用周期炉或半连续炉熔铸在不同的铸造高温合金体系中抑制浮渣效果明显，可操作性强，并可在实际生产中使用本发明方法抑制浮渣。

本发明的技术方案是：

一种高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺，使用纯净高温合金锭，在氧化物陶瓷坩埚内，周期炉或半连续炉中，通过控制加料方式、加料时间、通电功率过程，达到抑制高温合金化清后合金表面浮渣的目的，合金化清时表面浮渣面积低于5％。

所述的高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺，周期炉或半连续炉的漏气率要求低于20Pa/h，极限真空度要求达到10Pa以下。

所述的高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺，采用砂轮、圆周切、锯床或线切割方法切割合金锭，要求切割完后表面进行无火花打磨处理，表面无油污，合金锭全表面露出金属光泽。

所述的高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺，使用等静压预成型坩埚或打结工艺制备的坩埚，坩埚材料为氧化镁、氧化铝、氧化锆或者镁铝坩埚材料。

所述的高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺，利用周期炉或半连续炉转塔加料。

所述的高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺，真空度达到10Pa以下时加高温合金锭，合金锭进入坩埚后送电，送电功率要求20～100kW，待合金开化后改用小功率1～30kW至合金化清。

所述的高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺，合金锭为高温合金材料，合金中含有Ni、Co、Cr、Mo、W、Al、Ti、Nb、Ta、C、B、Zr、Hf元素中的一种或两种以上。

所述的高效抑制高温合金熔铸过程表面浮渣的工艺，合金化清后直接提温到浇铸温度，然后浇铸，无需进行高温精炼。