一种高纯镍钽中间合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高纯镍钽中间合金及其制备方法，高纯镍钽中间合金按质量含量计，包括30.0～45.0wt％的Ta、O≤0.015wt％、N≤0.005wt％和余量的Ni。通过设计合金成分，使高纯镍钽中间合金的熔点和密度均接近于基体镍，且成分偏析较小，代替金属Ta用于镍基高温合金熔炼时，能够降低与基体镍的熔点差和密度差，有效地防止成分偏析的发生；通过真空感应熔炼过程加入微量的C降低高纯镍钽中间合金中气体杂质元素O和N的含量，能够很好的满足高温合金低气体杂质含量要求。结果表明，本发明专利技术提供的高纯镍钽中间合金熔点为1400～1510℃，密度为10.4～11.3g/cm

A High Purity Ni-Ta Master Alloy and Its Preparation Method

The invention provides a high-purity Ni-Ta master alloy and a preparation method thereof. The high-purity Ni-Ta master alloy includes 30.0-45.0wt% Ta, O < 0.015wt%, N < 0.005wt% and residual Ni according to its mass content. By designing alloy composition, the melting point and density of high purity Ni-Ta master alloy are close to that of base nickel, and the composition segregation is small. When using Ta instead of metal Ta in nickel-based superalloy melting, the melting point difference and density difference between base nickel and base nickel can be reduced, and the occurrence of composition segregation can be effectively prevented. Gas impurities in high purity Ni-Ta master alloy can be reduced by adding trace C in vacuum induction melting process. The content of O and N can satisfy the requirement of low gas impurity content in superalloys. The results show that the melting point and density of the high purity Ni-Ta master alloy provided by the invention are 1400-1510 C and 10.4-11.3g/cm respectively.

【技术实现步骤摘要】
一种高纯镍钽中间合金及其制备方法
本专利技术属于金属材料
，涉及中间合金，尤其是一种高纯镍钽中间合金及其制备方法。
技术介绍
镍基高温合金由于具有高的室温和高温强度、良好的抗高温氧化和抗热腐蚀性、优异的抗高温蠕变和疲劳抗力、良好的组织稳定性，广泛用于制作航空喷气发动机和工业燃气轮机的热端部件。Ta被认为是一种对高温强度和高温抗氧化能力都有益的元素，上世纪60年代美国首先在B-1900合金中加入4wt％Ta，显著提高了合金的高温抗热腐蚀能力和组织稳定性。Ta在高温合金中主要起到强化γ'相的作用，约90％的Ta会进入到γ'相中。Ta进入γ'相，提高了其数量和溶解温度，改变其组成，从而提高γ'相反相筹界能，相应提高了高温合金的强度和抗蠕变性能。溶于γ'相的Ta原子会一直在γ'相中聚集、长大和溶解，因此Ta提高了高温合金的组织稳定性。溶于γ'相基体中的Ta原子，还可以以TCP相的形式析出。高温合金真空感应熔炼时直接使用金属Ta，金属Ta(熔点：2996℃，密度：16.65g/cm3)与基体镍(熔点：1455℃，密度：8.92g/cm3)的熔点差和密度差分别为1541℃和7.73g/cm3，大的熔点差和密度差会造成高温合金严重的成分偏析问题。高温合金对气体杂质元素O和N含量很敏感，对气体含量要求非常严格，因此对其所用的原材料纯金属或中间合金中的O和N含量要求越低越好，而中间合金的生产工艺决定了其O和N含量要控制在较低的水平是十分困难的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高纯镍钽中间合金及其制备方法。本专利技术提供的高纯镍钽中间合金(熔点：1400～1510℃，密度：10.4～11.3g/cm3)与基体镍(熔点：1455℃，密度：8.92g/cm3)的熔点和密度均接近，用于高温合金真空感应熔炼时，能够很好的解决成分偏析问题；本专利技术提供的高纯镍钽中间合金中气体杂质元素O≤0.015wt％和N≤0.005wt％，气体杂质含量较小，用于高温合金真空感应熔炼时，能够很好的满足高温合金低气体杂质含量要求。本专利技术提供了一种高纯镍钽中间合金，按质量含量计，包括30.0～45.0wt％的Ta、O≤0.015wt％、N≤0.005wt％和余量的Ni。优选地，所述高纯镍钽中间合金包括35.0～40.0wt％的Ta、O≤0.010wt％、N≤0.003wt％和余量的Ni。优选地，所述高纯镍钽中间合金熔点为1400～1440℃。优选地，所述高纯镍钽中间合金密度为10.6～10.9g/cm3。本专利技术还提供了上述高纯镍钽中间合金的一种制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将Ni、Ta和C进行干燥；(2)将所述步骤(1)按照100份Ni、42.9～81.8份Ta、0.2～0.5份C称取各原材料；(3)将所述步骤(2)称好的各原材料装炉加热熔化，得到混合熔体；(4)将所述步骤(3)的混合熔体精炼，得到合金液；(5)将所述步骤(4)的合金液冷却，得到高纯镍钽中间合金。优选地，所述高纯镍钽中间合金的制备方法，按照100份Ni、53.8～66.7份Ta、0.3～0.4份C称取各原材料。在本专利技术中，所述Ni的纯度为99.95％以上；所述Ta的纯度为99.95％以上；所述C的纯度为99.90％以上。本专利技术优选在所述真空感应熔炼前对Ni、Ta和C进行干燥。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为110～130℃，更优选为115～125℃；所述干燥的时间优选为6h以上，更优选为8～12h，最优选为9～11h。在本专利技术中，所述干燥可以去除原料中的水分，防止真空感应熔炼过程中发生严重的喷溅和出现析氢现象。在本专利技术中，所述真空感应熔炼的真空度优选为1～15Pa，更优选为5～10Pa。在本专利技术中，所述真空感应熔炼的功率优选为60～80kW，更优选为65～75kW。在本专利技术中，所述真空感应熔炼的精炼温度优选为1530～1600℃，更优选为1560～1570℃。在本专利技术中，所述真空感应熔炼的精炼时间为5～10min，更优选为7～8min。本专利技术的优点和有益效果：1、本专利技术提供的高纯镍钽中间合金通过设计合金成分，使高纯镍钽中间合金的熔点和密度均接近于基体镍，且成分偏析较小，代替金属Ta用于高温合金真空感应熔炼时，能够降低与基体镍的熔点差和密度差，有效地防止成分偏析问题。2、通过真空感应熔炼过程加入微量的C降低高纯镍钽中间合金中气体杂质元素O和N的含量，能够很好的满足高温合金严格的低气体杂质含量要求。3、实验结果表明，本专利技术提供的高纯镍钽中间合金熔点为1400～1510℃，密度为10.4～11.3g/cm3，成分偏析较小。4、本专利技术提供的高纯镍钽中间合金中气体杂质元素O≤0.015wt％和N≤0.005wt％，气体杂质含量较小。5、实验结果表明，高纯镍钽中间合金用于高温合金，可以确保高温合金中Ta元素均匀性良好；高纯镍钽中间合金用于高温合金，可以确保高温合金满足严格的气体杂质含量要求。具体实施方式为了进一步说明本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的高纯镍钽中间合金及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本专利技术保护范围的限定。实施例1:1、将纯度为99.95％以上的Ni、纯度为99.95％以上的Ta和纯度为99.90％以上的C进行干燥，干燥的温度为110℃，干燥的时间为6h。2、再然后按照100份Ni、43.0份Ta、0.2份C称取各原材料。3、将称好的各原材料装炉。4、熔炼前准备(1)打开真空感应熔炼炉总电闸；(2)开启循环水泵，并调整各路水量确保水压大小合适；(3)检查真空感应熔炼炉观察孔玻璃是否透明、捣料杆是否完全密封、测温器是否正常工作。5、熔炼(1)开启真空泵抽真空至15Pa；(2)送电开始熔炼，起始功率为60kW；(3)合金熔化后，功率调至80kW；(4)合金熔清以后，在1595℃下精炼5min，随后进行浇注。6、冷却90分钟后出炉，得到高纯镍钽中间合金。对本实施例制备的高纯镍钽中间合金进行化学成分分析，得到结果如表1所示。对本实施例制备的高纯镍钽中间合金应用于牌号为DZ68的镍基高温合金Ta含量进行化学成分分析，得到结果如表2所示。本实施例制备的高纯镍钽中间合金的熔点为1450℃，密度为10.4g/cm3。实施例2:1、将纯度为99.95％以上的Ni、纯度为99.95％以上的Ta和纯度为99.90％以上的C进行干燥，干燥的温度为130℃，干燥的时间为12h。2、再然后按照100份Ni、81.0份Ta、0.5份C称取各原材料。3、将称好的各原材料装炉。4、熔炼前准备(1)打开真空感应熔炼炉总电闸；(2)开启循环水泵，并调整各路水量确保水压大小合适；(3)检查真空感应熔炼炉观察孔玻璃是否透明、捣料杆是否完全密封、测温器是否正常工作。5、熔炼(1)开启真空泵抽真空至1Pa；(2)送电开始熔炼，起始功率为60kW；(3)合金熔化后，功率调至75kW；(4)合金熔清以后，在1590℃下精炼10min，随后进行浇注。6、冷却90分钟后出炉，得到高纯镍钽中间合金。对本实施例制备的高纯镍钽中间合金进行化学成分分析，得到结果如表1所示。对本实施例制备的高纯镍钽中间合金应用于牌号为DZ68的镍基高温合金Ta含量进行化学成分分析，得到结果如表2所示。本实施例制备的高纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高纯镍钽中间合金，按质量百分含量计，包括30.0～45.0wt％的Ta、O≤0.015wt％、N≤0.005wt％和余量的Ni。

【技术特征摘要】
1.一种高纯镍钽中间合金，按质量百分含量计，包括30.0～45.0wt％的Ta、O≤0.015wt％、N≤0.005wt％和余量的Ni。2.根据权利要求1所述的高纯镍钽中间合金，其特征在于：所述高纯镍钽中间合金熔点为1400～1510℃，密度为10.4～11.3g/cm3。3.根据权利要求1所述的高纯镍钽中间合金，其特征在于：包括35.0～40.0wt％的Ta、O≤0.010wt％、N≤0.003wt％和余量的Ni。4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的高纯镍钽中间合金的制备方法，其特征在于：按照100份Ni、42.9～81.8份Ta、0.2～0.5份C称取各原材料，进行真空感应熔炼，得到高纯镍钽中间合金。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述真空感应熔炼包括以下步骤：(1)将Ni、Ta和C进行干燥；(2)将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔敏，赵超，金环，王建东，孙雪梅，王文红，
申请(专利权)人：河北四通新型金属材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13