[发明专利]一种电子束精炼浇注超声技术制备高纯细化高温合金的方法

说明书

本发明提供一种电子束精炼浇注超声技术制备高纯细化高温合金的方法，包括如下步骤：S1、原材料的预处理；S2、电子束高纯化精炼；S3、合金浇注及超声处理。本发明实现了高温合金的高纯化细晶制备，制备所得高纯细晶铸锭夹杂物少、偏析程度低，可以进一步提高高温合金的性能。

技术领域

本发明涉及一种电子束精炼浇注超声技术制备高纯细化高温合金的方法。

背景技术

高温合金在工业燃气轮机涡轮叶片用材料中十分重要，其工作环境处于高温、应力和腐蚀环境，极易发生组织粗化和有害相析出，并且在夹杂物或者缺陷富集区易发生开裂，并且相应界面易于成为裂纹扩展的通道。并且细化晶粒是工程上提高金属强度和韧性等力学性能的措施。

目前高温合金的传统制备方式包括真空感应熔炼、真空自耗熔炼等。这些方法对高温合金熔炼时，夹杂物的分解和去除没有针对性的处理，并且在凝固过程中可能存在气孔导致的缩松等缺陷。

电子束精炼浇注超声技术是利用高能量的电子束流轰击材料的表面，是应用于高熔点难熔金属及其合金、钛及钛合金的熔炼及提纯材料熔化的一种熔炼方式。本发明电子束精炼时，通过调节电子束束流的大小，电子束束斑的尺寸、电子束扫描方式等参数使高温合金熔体表面保持在较高的熔炼温度，在高真空大过热度环境下，高温合金中的夹杂物被分解，杂质元素可以得到有效去除。在精炼结束时，通过吸渣将表面夹杂物去除，开启超声波发生器，待运转稳定后，然后将精炼后的高温合金熔体平稳倒入水冷铜坩埚。待水冷铜坩埚内高温合金完全凝固后，停止超声波发生，得到高纯细化高温合金。

发明内容

根据上述提出的目前高温合金的传统制备方式包括真空感应熔炼、真空自耗熔炼等，这些方法对高温合金熔炼时，夹杂物的分解和去除没有针对性的处理，并且在凝固过程中可能存在气孔导致的缩松等缺陷的技术问题，而提供一种电子束精炼浇注超声技术制备高纯细化高温合金的方法。本发明本发明提出了一种电子束高纯化精炼与超声处理相结合的方法制备高纯细化高温合金，在电子束精炼末期诱导夹杂物富集在合金边缘并吸渣处理，再将无夹杂的纯净熔体并浇注到超声处理的水冷铜坩埚中，从而达到制备高纯细化高温合金的目的。

本发明采用的技术手段如下：

一种电子束精炼浇注超声技术制备高纯细化高温合金的方法，包括：

S1、原材料的预处理：

S11、原材料使用棒状镍钴基高温合金；

S12、对镍钴基高温合金棒材进行切割、打磨、清洗和烘干，备用；

S2、电子束高纯化精炼：

S21、将电子束熔炼炉炉体内清理干净，并对两个水冷铜坩埚进行打磨、抛光和清洁；

S22、将预处理后的镍钴基高温合金放置在1#水冷铜坩埚正中间，放置后对坩埚周边使用沾有酒精的棉布擦拭干净，保证熔炼环境的干净后，关闭炉门；

S23、将循环冷却系统和电子束熔炼设备的控制系统打开，采用机械泵对熔炼室和电子枪室进行抽真空，达到目标真空度；

S24、熔炼室和电子枪室真空度达到要求后，开启1#电子枪对镍基高温合金进行熔化；待镍基高温合金完全熔化后，进行电子束精炼；

S25、精炼10min后采用电子束诱导技术去除熔体表面夹杂物，精炼结束后，获得待浇注的高纯熔体；

S3、合金浇注及超声处理：

S31、待步骤S26中合金表面夹杂物全部去除后，启动坩埚倾倒装置，将1#水冷铜坩埚中的高纯熔体以50g/min浇注至2#水冷铜坩埚中，开启超声波发生器对2#水冷铜坩埚中的熔体施加超声波，获得细小等轴晶组织；

S32、倾倒完毕后，将1#水冷铜坩埚恢复至原位置；关闭电子枪高压，降低束流至0mA后关闭电子枪；