含有铝钛硼锆的镍基合金的真空冶炼工艺制造技术

本发明专利技术涉及合金冶炼工艺，具体涉及一种含有铝钛硼锆的镍基合金的真空冶炼工艺。所述的真空冶炼工艺包括以下步骤：向真空炉坩埚内加入除铝、钛、硼、锆、镍之外的镍基合金中的所有元素进行冶炼；金属熔液降温至1370～1390℃，向其中加入铝、钛，升温至铝、钛全部熔化；保持温度1410～1430℃，向其中加入镍硼合金、锆，升温至镍硼合金、锆全部熔化，得到金属熔液；降温，冷冻金属熔液，温度降至1360～1380℃时，再升温至1450～1470℃时，进行出钢浇注。本发明专利技术金属熔液中的有害气体及低熔点杂质含量降低，合金熔液纯净，合金的化学成分均匀，合金的综合力学性能及质量达到国内外优质合金的水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金冶炼工艺，具体涉及一种含有铝钛硼锆的镍基合金的真空冶炼工艺。
技术介绍
在航空使用的合金中，组分一般都包括铝、钛、硼、锆等几种低熔点元素。在加入这些低熔点元素进行合金化处理时，如果不严格控制加入的时机、温度、真空度等因素，则会产生较大的烧损和挥发，使合金化学成分难以控制，从而产生废品。具体来说，加入铝、钛、硼、锆时的真空度过低或设备漏气率大，大量的铝、钛、硼、锆元素会产生氧化烧损，成分难以控制。加入铝、钛时金属熔液温度过高，大量的铝、钛则会由于放热放应而产生烧损和挥发。向金属熔液中加入铝、钛时，会产生剧烈的放热反应，尤其是加入量较大时，金属熔液放热反应就大。即使铝、钛加入时金属熔液温度适宜，但由于一次加入量过大，同样会产生烧损和真空挥发使合金化学成分难以控制。航空航天以及民用高温合金真空冶炼时，需要严格控制合金中的气体含量(氧，氮，氢)，目前按照企业标准，许多合金中一般氧、氮含量一般在20ppm左右。另外，由于铝、钛、硼、锆自身较轻，密度小，在加入到金属熔液中后，漂浮在金属熔液表面，极易产生偏析，会严重影响合金的综合性能。特别的是，硼的加入时间也非常重要，加入过早，极易烧损，加入过晚，易分布不均，因此掌握好硼加入的时间就显得非常重要。鉴于目前现有技术的情况，亟需研发一种含有铝钛硼锆的镍基合金的真空冶炼工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种化学成分更加均匀、低熔点元素烧损及挥发少、合金持久性能和室温拉伸性能强的含有铝钛硼锆的镍基合金的真空冶炼工艺。本专利技术所述的含有铝钛硼锆的镍基合金的真空冶炼工艺，包括以下步骤：(1)向真空炉坩埚内加入除铝、钛、硼、锆、镍之外的镍基合金中的所有元素进行冶炼；(2)降温至1370～1390℃，向其中加入铝、钛，升温至铝、钛全部熔化；(3)保持温度1410～1430℃，向其中加入镍硼合金、锆，升温至镍硼合金、锆全部熔化，得到金属熔液；(4)降温，冷冻金属熔液，温度降至1360～1380℃时，再升温至1450～1470℃时，进行出钢浇注。其中：步骤(1)冶炼温度1560～1580℃，冶炼时间20～30min。步骤(2)升温至铝、钛全部熔化后，再搅拌3～5min。步骤(3)升温至镍硼合金、锆全部熔化后，再搅拌3～5min。加入铝、钛、镍硼合金、锆时的真空度≤0.1Pa。通过控制真空度，使得合金的化学成分更加均匀，低熔点元素烧损及挥发少。硼应在熔炼后期，出钢浇注之前加入。铝、钛加入量大时，应分两批或多批加入，一般铝为3wt.％左右时，钛为3wt.％左右时，两次加入即可。如果更多的铝钛含量时应考虑更多次地加入。步骤(4)冷冻金属熔液可以采用停电后，自然降温的形式，也可以采用其他降温形式，本专利技术优选停电自然降温的形式。本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过控制铝、钛、硼、锆加入时机及温度，使得合金的化学成分更加均匀，低熔点元素烧损及挥发少；采用冷冻金属熔液使得金属熔液在降温凝固的过程中，溶解在金属熔液中的有害气体上浮，利用真空炉冶炼产生的负压差将有害气体进一步排除，同时合金的化学成分更加均匀。本专利技术提高了高温合金的持久性能和室温拉伸性能，进一步纯净金属熔液，从而得到高质量的高温合金。本专利技术金属熔液中的有害气体及低熔点杂质含量降低，合金熔液纯净，合金的化学成分均匀，合金的综合力学性能及质量达到国内外优质合金的水平。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步描述。实施例1以K424合金为例，采用本专利技术的真空冶炼工艺生产K424合金锭，其化学成分见表1，其性能参数见表2，K424合金标准化学成分见表3，K424合金标准性能参数见表4。采用200Kg真空炉，冶炼过程如下：(1)向真空炉坩埚内加入除铝、钛、硼、锆、镍之外的镍基合金中的所有元素于1570±10℃冶炼20min；(2)降温至1380±10℃，向其中加入铝、钛，升温至铝、钛全部熔化后，再搅拌3min；(3)保持温度1420±10℃，向其中加入镍硼合金、锆，200KW升温至镍硼合金、锆全部熔化后，再搅拌5min，得到金属熔液；(4)降温，冷冻金属熔液，温度降至1370±10℃时，200KW再升温至1460±10℃，降低功率到80KW，进行出钢浇注。整个过程中，加入铝、钛、镍硼合金、锆时的真空度≤0.1Pa，铝、钛分3批加入。表1K424合金锭的化学成分表表2K424合金锭的性能参数表表3K424合金标准化学成分表表4K424合金标准性能参数表通过表1、表2可以看出，合金中的有害气体氧、氮含量低，其中氧、氮含量分别达到：氧5.35ppm，氮11.9ppm，合金熔液的纯净度得到提高，因此，合金的化学成分均匀，综和力学性能好，特别是合金的室温拉伸性能中的抗拉强度、延伸率以及断面收缩率都有较大幅度的提高，达到国内外优质合金的先进水平。实施例2冶炼过程如下：(1)向真空炉坩埚内加入除铝、钛、硼、锆、镍之外的镍基合金中的所有元素于1580±10℃冶炼25min；(2)降温至1370±10℃，向其中加入铝、钛，升温至铝、钛全部熔化后，再搅拌4min；(3)保持温度1430±10℃，向其中加入镍硼合金、锆，200KW升温至镍硼合金、锆全部熔化后，再搅拌4min，得到金属熔液；(4)降温，冷冻金属熔液，温度降至1360±10℃时，200KW再升温至1470±10℃，降低功率到80KW，进行出钢浇注。其余如实施例1。实施例3冶炼过程如下：(1)向真空炉坩埚内加入除铝、钛、硼、锆、镍之外的镍基合金中的所有元素于1560±10℃冶炼30min，形成金属熔液；(2)降温至1390±10℃，向其中加入铝、钛，升温至铝、钛全部熔化后，再搅拌5min；(3)保持温度1410±10℃，向其中加入镍硼合金、锆，200KW升温至镍硼合金、锆全部熔化后，再搅拌3min，得到金属熔液；(4)降温，冷冻金属熔液，温度降至1380±10℃时，200KW再升温至1450±10℃，降低功率到80KW，进行出钢浇注。其余如实施例1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有铝钛硼锆的镍基合金的真空冶炼工艺，其特征在于包括以下步骤：(1)向真空炉坩埚内加入除铝、钛、硼、锆、镍之外的镍基合金中的所有元素进行冶炼；(2)降温至1370～1390℃，向其中加入铝、钛，升温至铝、钛全部熔化；(3)保持温度1410～1430℃，向其中加入镍硼合金、锆，升温至镍硼合金、锆全部熔化，得到金属熔液；(4)降温，冷冻金属熔液，温度降至1360～1380℃时，再升温至1450～1470℃时，进行出钢浇注。

【技术特征摘要】
1.一种含有铝钛硼锆的镍基合金的真空冶炼工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)向真空炉坩埚内加入除铝、钛、硼、锆、镍之外的镍基合金中的所有元素进行冶炼；
(2)降温至1370～1390℃，向其中加入铝、钛，升温至铝、钛全部熔化；
(3)保持温度1410～1430℃，向其中加入镍硼合金、锆，升温至镍硼合金、锆全部熔
化，得到金属熔液；
(4)降温，冷冻金属熔液，温度降至1360～1380℃时，再升温至1450～1470℃时，进
行出钢浇注。
2.根据权利要求1所述的含有铝钛硼锆的镍基合金的真空冶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉庭，李道乾，马中钢，王光华，李娜，
申请(专利权)人：山东瑞泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37