[发明专利]一种近终形制备粉末超合金的方法

摘要

一种近终形制备粉末超合金的方法，首先采用真空熔炼和气流粉碎技术制备出髙纯净度中间合金粉末，然后在具有保护气氛的高能球磨机中将中间合金粉末与细粒径金属粉末（如羰基镍粉、羰基铁粉、还原钨粉、还原钼粉等）进行混合，得到混合粉末。将混合粉末与石蜡基粘结剂预混合均匀，经过混炼得到流变性能均匀的喂料，喂料在注射成形机上成形，得到复杂形状坯体。复杂形状坯体采用溶剂脱脂加热脱脂工艺脱除粘结剂，脱脂坯在真空气氛中烧结，烧结坯采用无包套热等静压进一步致密化，最后进行固溶和时效处理，得到复杂形状超合金零件。该发明显著降低原料粉末成本和工艺能耗，制备出的超合金接近全致密、组织结构均匀、综合力学性能优异。

主权项

一种近终形制备粉末超合金的方法，其特征在于：步骤一、根据目标超合金中合金元素的种类和含量设计中间合金，中间合金中基体元素的含量为25‑40wt.%，其余是活性元素，并且各种活性元素的质量比与目标超合金中各元素的质量比一致；中间合金在真空感应熔炼炉中进行熔炼，得到中间合金铸锭；接着，将中间合金铸锭车削成碎屑，并将碎屑在高速粉碎机上破碎成细颗粒；细颗粒进一步通过气流粉碎细化得到中间合金粉末，气体压力为3~8MPa，分选轮频率为40~60Hz；在高能球磨机上，于99.999%的高纯Ar气氛中将中间合金粉末与2‑10μm细粒径金属粉末进行混合，得到混合粉末；基体元素为Fe、Ni或Co，活性元素为Cr、Ti、Al、Ta、Nb、Zr、Hf、B、Re和C，金属粉末为羰基镍粉、羰基铁粉、超细钴粉、还原钨粉、还原钼粉；步骤二、将粒径小于20μm的混合粉末与石蜡基粘结剂在双行星混炼机中于135‑150℃、转速为30‑50转/min的条件下混炼60‑120min制成流变性能均匀的喂料，其中粉末装载量为60‑64vol%；步骤三、在注射成形机上直接注射成形，注射温度为135‑150℃、注射压力为70‑110MPa，得到复杂形状坯体；步骤四、采用溶剂脱脂和热脱脂两步脱脂工艺，先在三氯乙烯中溶脱6‑12h；然后在高纯氩气气氛中进行热脱脂和预烧结；脱脂工艺为：以2℃/min的升温速率加热到250℃保温2h，接着以3℃/min的升温速率加热到420℃保温1h，再以5℃/min的升温速率加热到500℃保温0.5h，最后在650‑750℃预烧结1‑1.5h，得到脱脂坯体；步骤五、脱脂坯体在真空气氛中进行烧结，真空度为1×10‑4Pa，烧结温度为1180‑1240℃，保温时间为60‑180min，得到烧结坯；步骤六、烧结坯在1150‑1200℃的温度范围内进行无包套热等静压，压力为100‑200MPa，保温时间为60‑120min，得到致密度大于99%的全致密坯体；步骤七、全致密坯体在1150‑1200℃进行固溶处理，保温1‑2h后水冷，然后在650‑700℃进行时效处理，最终得到复杂形状超合金。