[发明专利]一种镍基粉末高温合金母合金FGH4095的双真空冶炼工艺

说明书

本发明公开了一种镍基粉末高温合金母合金FGH4095的双真空冶炼工艺，S1、钢锭模准备：选取指定型号的钢锭模材质，对钢锭模内壁清理干净，然后将其定位模车上，固定完毕后，在每支钢锭模上方安装保温冒口；S2、原材料准备：根据成分配比确定原材料种类和重量如下：镍板1140‑1160kg、石墨碳0.8‑1.2kg、电积钴150‑160kg、钼条65‑75kg、镍钨中间合金160‑170kg、金属铬250‑270kg、铌条65‑75kg、海绵钛45‑55kg、铝豆65‑75kg、海绵锆0.8‑1.2、镍硼中间合金1.0‑1.4kg，本发明的有益效果是：采用本发明的双真空冶炼工艺生产的镍基粉末高温合金FGH4095母合金铸锭纯净度高，粉末中夹杂物＜5颗/kg。4）采用本发明的双真空冶炼工艺生产的镍基粉末高温合金FGH4095母合金铸锭，O、N、H、S、P、Mn等杂质元素和气体元素含量更低。

技术领域

本发明涉及高温合金冶炼领域，具体为一种镍基粉末高温合金母合金FGH4095的双真空冶炼工艺。

背景技术

FGH4095是镍基沉淀强化型粉末高温合金，γ＇相体积分数约为50%，650℃以下长期使用。与同类铸、锻高温合金相比，它具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高、抗疲劳性能好等优点，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种涡轮盘用合金。

近年来，国内外生产的FGH4095母合金一般采用真空感应单联熔炼。经真空感应熔炼浇注的单联母合金铸锭，因其内部致密度差、元素偏析严重、夹杂物多、杂质元素和气体元素含量高等缺点，不利于后续粉末制备。采用单联母合金铸锭制备的粉末，其空心粉、异形粉、卫星粉等异常粉末颗粒数量多，粉末中夹杂物含量大于20颗/kg，O元素含量为80-100ppm，严重影响粉末使用。

发明内容

为克服上述真空感应单联熔炼FGH4095合金存在的不足，本发明的目的是提供一种镍基粉末高温合金母合金FGH4095的双真空冶炼工艺，采用真空感应熔炼（VIM）+真空自耗熔炼（VAR）双联熔炼工艺生产镍基粉末高温合金FGH4095母合金铸锭，铸锭的规格演变为Φ65mm→Φ80mm。采用VIM熔炼，通过高强度搅拌和高真空气氛获得成分均匀、气体含量低的优质VIM电极。电极经扒皮处理后进行VAR熔炼，采用合适的电流、电压和冷却强度以减轻合金中易偏析元素的成分偏析。同时，通过一定深度的熔池时使电极中的夹杂物上浮排出以使钢液进一步得到净化。采用本发明可以得到组织致密、成分均匀、纯净度高、杂质元素和气体元素含量更低的镍基粉末高温合金FGH4095母合金铸锭。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种镍基粉末高温合金母合金FGH4095的双真空冶炼工艺，包括以下步骤：

S1、钢锭模准备：选取指定型号的钢锭模材质，对钢锭模内壁清理干净，然后将其定位模车上，固定完毕后，在每支钢锭模上方安装保温冒口；

S2、原材料准备：根据成分配比确定原材料种类和重量如下：镍板1140-1160kg、石墨碳0.8-1.2kg、电积钴150-160kg、钼条65-75kg、镍钨中间合金160-170kg、金属铬250-270kg、铌条65-75kg、海绵钛45-55kg、铝豆65-75kg、海绵锆0.8-1.2、镍硼中间合金1.0-1.4kg；

S3、真空感应熔炼：按顺序依次包括熔化期、精炼期、合金化及调成分期和浇注期，且其具体包括以下步骤：

i）熔化期：将一期物料依次加入炉内，当真空值小于0.20 hPa后，以80-120 kW功率进行烘烤，将熔炼室内部的气体排出。当真空值小于0.10hPa后，开始采用400-600kW功率进行熔化。待物料熔清后，搅拌30-40min的同时打开高真空泵；

ii）精炼期：搅拌结束后，测量钢液温度，同时观察熔炼室真空值，当钢液温度和熔炼室真空值到指定范围后继续保持高真空泵打开，并以150-250kW功率精炼40-60min；