一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法技术

一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，步骤为：1）参照GH4133合金的成分配料，熔炼成GH4133合金棒；2）对GH4133合金棒进行精加工成电极棒；3）装载电极棒至反应室中，对反应室抽真空，按照一定比例向反应室充入惰性气体；4）等离子炬包含钨阴极和铜阳极，电极棒不做电极，对电极棒端部进行加热，使端部均匀熔化，雾化液滴从电极棒端部被甩出，液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒，落入收集器中；5）对制得的GH4133合金粉末在惰性气体保护环境下进行筛分和静电去除夹杂；该方法制备的GH4133合金粉末具有超细、高纯度、高等级球形、无空心粉与卫星粉的特点。

A preparation method of superfine high grade spherical GH4133 alloy powder

Method for preparing superfine high grade spherical GH4133 alloy powder comprises the following steps: 1) the components refer to GH4133 alloy, smelting GH4133 alloy rod; 2) of GH4133 alloy rods are machined into electrode rods; 3) loaded electrode rod to the reaction chamber, the reaction chamber vacuum, according to a certain proportion to the reaction chamber filled with inert gas; 4) plasma torch contains tungsten cathode and copper anode, the electrode rod is electrode heating of the electrode rod end to end the uniform melting, atomized droplets are thrown out from the electrode rod end, liquid drops in an inert gas environment of fast cooling into spherical particles fall into the collector; 5), the GH4133 alloy powder prepared by electrostatic screening and protect the environment in an inert gas to remove inclusions; GH4133 alloy powder prepared by the method has high purity, superfine, high grade, hollow spherical powder Characteristics of satellite powder.

【技术实现步骤摘要】
一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法
本专利技术属于高温合金粉末冶金制备
，具体涉及一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法。
技术介绍
GH4133是一种镍基变形高温合金，其成分具有鲜明的特点：较高的Ti、Al、Nb含量，γ′相含量达到60%以上，保证了合金的强度，同时合金具有很低的Ti/Al比，同时添加强碳化物形成元素Hf、Nb等，减小了原始颗粒边界的形成趋势，并且大量添加了W、Mo等难熔元素。该合金合理的化学成分性能保证了合金优良的性能。GH4133在700℃下具有良好的综合性能，广泛应用于制造航空发动机涡轮盘、承力环和叶片等重要部件。近几十年来，随着发动机关键部件对性能使用要求大幅提高，传统的铸锻合金由于晶粒尺寸、偏析等问题，已经越来越难以满足使用发动机苛刻的需求。采用粉末冶金的方法来制备高温合金挂件部件可以很好地解决问题。但是，合金粉末的质量对合金的拉伸性能与损伤容限有决定性的影响，因此如何制备出细粒径、低夹杂含量、高等级球形、低氧含量的GH4133合金粉末就显得尤为重要。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，以解决粉末冶金工艺制备GH4133合金过程中出现的晶粒尺寸过大导致性能不足、粉末形状不佳导致变形能力差等问题，以及当前普遍使用的制粉方法制得的合金粉末形貌不佳、夹杂过多等问题；确保成型后的GH4133合金成分均匀、组织细小、性能优异，满足航空发动机关键部件的应用要求。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，包括以下步骤：1）按照GH4133合金的成分配料，采用真空感应熔炼和电渣重熔工艺熔炼GH4133合金棒，制成电极棒；2）将熔炼的GH4133合金棒精车加工成电极棒，加工后的电极棒的直径为10-100mm，长度为100-1000mm，圆度偏差小于0.1mm，直线度偏差小于0.1mm/m，粗糙度小于1.6μm；3）装载电极棒至反应室中，对反应室抽真空至10-3-10-2Pa，向反应室充入氦气、氩气或氦氩混合气，使腔室内压力为0.01-1MPa，气氛中氧含量小于0.1wt%，氧含量按质量百分比计；4）PREP制粉设备的等离子枪功率为100-300kW，等离子炬包含钨阴极和铜阳极，电极棒不做电极，等离子弧对电极棒端部进行加热，使端部均匀熔化，电极棒转速为10000-30000r/min，雾化液滴在离心力作用下从电极棒端部被甩出，并形成液滴，液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒，落入反应室底部收集器中；5）在惰性气体保护下，对制得的GH4133合金粉末筛分和包装。所述的GH4133合金粉末平均粒度为40μm-400μm。所述的GH4133合金粉末为平均粒度小于53μm的超细粉末。所述的步骤4）制粉过程圆形度为98%以上。所述的GH4133合金包括以下组分：按质量百分比，Cr：19.0～22.0%，Al：0.70～1.20%，Ti：2.50～3.00%，C：≤0.07%，Nb：1.15～1.65，0-1wt%的B元素，Ce元素，余料Ni为基体。本专利技术的有益效果在于：本专利技术使用非转移弧等离子旋转电极工艺，在超高转速条件下，能够制得超细、高圆形度的GH4133合金粉末，其成型件能够满足航空发动机的应用需求。本专利技术通过调整工艺参数可获得平均粒度为40μm-400μm的GH4133合金粉末，尤其能够制得平均粒度小于53μm的超细粉末，夹杂物小于10颗/kg，制粉过程增氧量在100-1000ppm范围内可控；并且保证粉末的圆形度大于98%。附图说明图1为本专利技术GH4133合金粉末扫描电镜照片。图2为本专利技术GH4133合金粉末金相照片。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，包括以下步骤：1）按照GH4133的成分配料，Cr：19.9%，Al：1.12%，Ti：2.56%，C：0.044%，Nb：1.54%，B：0.012%，Ce：0.01%，预料Ni为基体，采用真空感应熔炼和电渣重熔工艺熔炼成GH4133合金棒，，制成电极棒；2）将熔炼的GH4133合金棒精车加工成电极棒，加工后的电极棒的直径为55mm，长度为450mm，圆度偏差0.03mm，直线度偏差0.045mm/450mm，粗糙度1.22μm；3）装载电极棒至反应室中，对反应室抽真空至2×10-3Pa，向反应室充入氦气，使腔室内压力为0.13MPa，氧含量0.002%，氧含量按质量百分比计；4）PREP制粉设备的等离子枪功率为200kW，等离子炬包含钨阴极和铜阳极，电极棒不做电极，等离子体对电极棒端部进行加热，电极棒转速为11000r/min，使端部均匀熔化，雾化液滴在离心力作用下从电极棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒，落入反应室底部收集器中；5）在惰性气体保护下，对制得的GH4133合金粉末筛分和包装。所述的GH4133合金粉末平均粒度为277μm。实施例2一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，包括以下步骤：1）按照GH4133的成分配料，Cr：20.5%，Al：0.94%，Ti：2.78%，C：0.022%，Nb：1.23，Ni为基体，采用真空感应熔炼和电渣重熔工艺熔炼GH4133合金棒，制成电极棒；2）将熔炼的GH4133合金棒精车加工成电极棒，加工后的电极棒的直径为75mm，长度为650mm，圆度偏差0.025mm，直线度偏差0.025mm/650mm，粗糙度0.58μm；3）装载电极棒至反应室中，对反应室抽真空至7×10-3Pa，向反应室充入氦气，使腔室内压力为0.14MPa，氧含量0.003%，氧含量按质量百分比计；4）PREP制粉设备的等离子枪功率为100kW，等离子炬包含钨阴极和铜阳极，电极棒不做电极，等离子体对电极棒端部进行加热，电极棒转速为28000r/min，使端部均匀熔化，雾化液滴在离心力作用下从电极棒端部被甩出并形成液滴，液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒，落入反应室底部收集器中；5）在惰性气体保护下，对制得的GH4133合金粉末筛分和包装。所述的GH4133合金粉末平均粒度为51μm。所述的步骤4）粉末圆形度为99.6%。实施例3一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，包括以下步骤：1）按照GH4133的成分为配料，按质量百分比，Cr：21.0%，Al：1.10%，Ti：2.75%，C：0.043%，Nb：1.52%，B：0.012%，Ce：0.012%，预料Ni为基体，采用真空感应熔炼和电渣重熔工艺熔炼GH4133合金棒，制成电极棒；2）将熔炼的GH4133合金棒精车加工成电极棒，加工后的电极棒的直径为65mm，长度为800mm，圆度偏差0.06mm，直线度偏差0.04mm/800mm，粗糙度1.23μm；3）装载电极棒至反应室中，对反应室抽真空至3×10-3Pa，向反应室充入氦气，使腔室内压力为0.14MPa，氧含量0.003%，氧含量按质量百分比计；4）PREP制粉设备的等离子枪功率为300kW，等离子炬包含钨阴极和铜阳极，电极棒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）按照GH4133合金的成分配料，采用真空感应熔炼和电渣重熔工艺熔炼GH4133合金棒，制成电极棒；2）对熔炼的GH4133合金棒精车加工成电极棒，加工后的电极棒的直径为10‑100mm，长度为100‑1000mm，圆度偏差小于0.1mm，直线度偏差小于0.1mm/m，粗糙度小于1.6μm；3）装载电极棒至反应室中，对反应室抽真空至10

【技术特征摘要】
1.一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）按照GH4133合金的成分配料，采用真空感应熔炼和电渣重熔工艺熔炼GH4133合金棒，制成电极棒；2）对熔炼的GH4133合金棒精车加工成电极棒，加工后的电极棒的直径为10-100mm，长度为100-1000mm，圆度偏差小于0.1mm，直线度偏差小于0.1mm/m，粗糙度小于1.6μm；3）装载电极棒至反应室中，对反应室抽真空至10-3-10-2Pa，向反应室充入氦气、氩气或氦氩混合气，使腔室内压力为0.01-1MPa，气氛中氧含量小于0.1wt%，氧含量按质量百分比计；4）PREP制粉设备的等离子枪功率为100-300kW，等离子炬包含钨阴极和铜阳极，电极棒不做电极，等离子体对电极棒端部进行加热，使电极棒端部均匀熔化，电极棒转速为10000-30000r/min，雾化液滴在离心力作用下从电极棒端部被甩出，形成液滴，液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒，落入反应室底部收集器中；5）在惰性气体保护下，对制得的GH4133合金粉末筛分和包装；所述的GH4133合金包括以下组分：按质量百分比计，Cr：19.0～22.0%，Al：0.70～1.20%，Ti：2.50～3.00%，C：≤0.07%，Nb：1.15～1.65，0-1wt%的B元素，Ce元素，余料Ni为基体。2.根据权利要求1所述的一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，其特征在于，所述的GH4133合金粉末的平均粒度为40μm-400μm。3.根据权利要求1所述的一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，其特征在于，所述的GH4133合金粉末为平均粒度小于53μm的超细粉末。4.根据权利要求1所述的一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，其特征在于，所述的步骤4）制粉过程中圆形度为98%以上。5.根据权利要求1所述的一种超细高等级球形GH4133合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）按照GH4133的成分配料，Cr：19.9%，Al：1.12%，Ti：2.56%，C：0.044%，Nb：1.54%，B：0.012%，Ce：0.01%，预料Ni为基体，采用真空感应熔炼和电渣重熔工艺熔炼成GH4133合金棒，，制成电极棒；2）将熔炼的GH4133合金棒精车加工成电极棒，加工后的电极棒的直径为55mm，长度为450mm，圆度偏差0.03mm，直线度偏差0.045mm/450mm，粗糙度1.22μm；3）装载电极棒至反应室中，对反应室抽真空至2×10-3Pa，向反应室充入氦气，使腔室内压力为0.13MPa，氧含量0.002%，氧含量按质量百分比计；4）PREP制粉设备的等离子枪功率为200kW，等...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫飞，宋嘉明，王晨，相敏，陈以强，刘洋，韩志宇，王庆相，梁书锦，张平祥，
申请(专利权)人：西安欧中材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61