高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法、高钨高钴镍合金和药型罩技术

本发明专利技术提供一种高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法、高钨高钴镍合金和药型罩。高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法，包括：将包括钨、钴、镍、钨镍中间合金、镧、碳粉在内的原料混合，熔炼得到所述高钨高钴镍合金。高钨高钴镍合金，使用所述的高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法制得。药型罩，其原料包括所述的高钨高钴镍合金。本申请提供的高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法，利用镧对合金进行微合金化，延长了合金的高温持久寿命，La具有很强的脱氧能力，且脱氧产物对合金性能影响较小，能够将铸锭中的O含量降到很低的水平。

【技术实现步骤摘要】
高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法、高钨高钴镍合金和药型罩
本专利技术涉及冶金领域，尤其涉及一种高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法、高钨高钴镍合金和药型罩。
技术介绍
高钨高钴的镍合金铸锭中的氧除了来自于原材料外，熔炼过程中坩埚也会对合金进行供氧。真空感应熔炼常用的坩埚有CaO坩埚、MgO坩埚及Al2O3坩埚，这三类坩埚在高温条件下都会向合金液传递少部分氧。已知的高钨高钴的镍合金制备专利中只考虑了原材料的脱氧，而对坩埚供氧的脱除并不重视。高钨高钴的镍合金中杂质元素主要为O，可以在真空熔炼过程中在炉中加入脱氧剂以降低合金锭中的O含量。一般情况下，以C、Ca和Al为脱氧剂降低铸锭中的O含量。C可以与合金中的O反应产生CO气体，在真空条件下易被去除。在冶炼高钨高钴的镍合金过程中，若选择C作为脱氧剂，应对C粉加入量进行严格控制，避免产生不利于合金性能的碳化物夹杂，因此C粉的使用也受到了限制。有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法、高钨高钴镍合金和药型罩，以解决上述问题。为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：一种高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法，包括：将包括钨、钴、镍、钨镍中间合金、镧、碳粉在内的原料混合，熔炼得到所述高钨高钴镍合金。稀土La脱氧反应如下所示：2La+3[O]=(La2O3)。优选地，所述碳粉的使用量为所述钨、所述钴和所述镍的质量之和的0.01%-0.02%。可选地，所述碳粉的使用量可以为所述钨、所述钴和所述镍的质量之和的0.010%、0.011%、0.012%、0.013%、0.014%、0.015%、0.016%、0.017%、0.018%、0.019%、0.020%以及0.01%-0.02%之间的任一值。优选地，所述钨镍中间合金中钨的质量含量为40-60%；优选地，所述钨镍中间合金的杂质的质量含量小于等于0.5%。W与Ni、Co具有极大的冶炼性能差异：纯W的密度为19.35g/cm3，而Ni、Co的密度仅为8.9g/cm3左右；W的熔点高达3400℃，而Ni、Co的熔点在1450-1500℃。目前，常采用钨条、钴块和镍板作为原料冶炼高钨高钴镍合金，然而钨熔解于钴、镍中的速度较慢，极大地限制了该合金的冶炼效率，且熔化过程中存在钨不能完全熔解的现象，导致铸锭中存在高熔点钨相，恶化了高钨高钴镍合金的力学性能。使用Ni-W中间合金代替大部分纯钨作为冶炼原料，可以加快原料的熔化，减小合金锭的成分偏析，而且可以减少精炼时间，从而降低坩埚供氧。钨镍中间合金中钨含量的控制，是为了保证钨镍中间合金有效的起到缩短冶炼时间的效果。钨含量太低，中间合金将无法发挥相应的作用。杂质的含量的控制，保证了前述效果的实现和优化。可选地，所述钨镍中间合金中钨的质量含量可以为40%、45%、50%、55%、60%以及40-60%之间的任一值；所述钨镍中间合金的杂质的质量含量可以是0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%以及小于等于0.5%的任一值。优选地，所述混合包括：将部分所述镍原料、所述碳粉、所述钴、剩余的所述镍原料、所述钨原料和所述钨镍中间合金依次在熔炼容器内分层布料。依次布料有助于合金的均化，同时能够提高冶炼效率。此时加入的碳粉主要是为了在熔炼过程中脱除原料中的氧。优选地，所述镧的用量为所述钨、所述钴和所述镍的质量之和的0.04%-0.07%。镧的添加量一方面要考虑脱氧以及延长合金高温持久寿命的效果，还要考虑脱氧产物对合金的影响。在该范围内，合金中残余的脱氧产物La2O3分布在晶内，对合金的力学性能影响较小。可选地，所述镧的用量可以为所述钨、所述钴和所述镍的质量之和的0.04%、0.05%、0.06%、0.07%以及0.04%-0.07%之间的任一值。优选地，所述熔炼包括熔清阶段和精炼阶段；优选地，所述熔清阶段的全熔温度为1530-1550℃，操作真空度小于等于40Pa；优选地，所述精炼阶段的温度为1550-1600℃，时间为80-100min，操作真空度小于等于1Pa。真空度的控制，主要是为了避免空气中的O、N、C等杂质元素在冶炼过程中进入合金。可选地，所述熔清阶段的全熔温度可以为1530℃、1535℃、1540℃、1545℃、1550℃以及1530-1550℃之间的任一值，操作真空度可以为5Pa、10Pa、15Pa、20Pa、25Pa、30Pa、35Pa、40Pa以及小于等于40Pa的任一值；所述精炼阶段的温度可以为1550℃、1560℃、1570℃、1580℃、1590℃、1600℃以及1550-1600℃，时间可以为80min、90min、100min以及80-100min，操作真空度可以为0.1Pa、0.2Pa、0.3Pa、0.4Pa、0.5Pa、0.6Pa、0.7Pa、0.8Pa、0.9Pa、1Pa以及小于等于1Pa的任一值。优选地，所述精炼阶段进行10-20min后加入碳粉；优选地，所述精炼阶段进行70-90min后，加入所述镧。精炼阶段可以根据O含量的检测结果，适当的加入碳粉；在熔清阶段的起始布料时和精炼阶段过程中分批次加入碳粉，更有利于控制C粉的最佳加入量，避免碳化物夹杂的产生。此时加入碳粉，是为了脱除真空感应熔炼过程中坩埚向合金液传递的氧，将合金中的O含量降到更低，也有利于减少镧的加入量，降低成本。可选地，加入碳粉的时机可以是精炼阶段进行到10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min、20min以及10-20min之间的任一值之后；加入镧的时机可以是精炼阶段进行到70min、75min、80min、85min、90min以及70-90min之间的任一值之后。优选地，所述熔炼还包括浇铸；优选地，所述浇铸的温度为1570-1590℃；优选地，所述浇铸在保护气体氛围内进行；优选地，所述保护气体包括氩气。浇铸温度的控制主要考虑合金液的过热度；保护气体的使用是为了避免在浇铸的过程中与周围气氛反应引入杂质。可选地，所述浇铸的温度可以为1570℃、1575℃、1580℃、1585℃、1590℃以及1570-1590℃之间的任一值。一种高钨高钴镍合金，使用所述的高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法制得。一种药型罩，其原料包括所述的高钨高钴镍合金。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：本申请提供的高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法，在高钨高钴镍合金中加入稀土元素镧(La)可以延长合金的高温持久寿命；La会富集在晶界上，增大晶界断裂能，而且能够提高合金的蠕变激活能，降低稳态蠕变速率，从而延长合金的高温持久寿命；La可以与合金中的O、S形成高熔点的化合物，并分布在晶内，从而减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法，其特征在于，包括：/n将包括钨、钴、镍、钨镍中间合金、镧、碳粉在内的原料混合，熔炼得到所述高钨高钴镍合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种高钨高钴镍合金深度脱氧冶炼的方法，其特征在于，包括：
将包括钨、钴、镍、钨镍中间合金、镧、碳粉在内的原料混合，熔炼得到所述高钨高钴镍合金。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳粉的使用量为所述钨、所述钴和所述镍的质量之和的0.01%-0.02%。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钨镍中间合金中钨的质量含量为40-60%；所述钨镍中间合金的杂质的质量含量小于等于0.5%。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合包括：将部分所述镍原料、所述碳粉、所述钴、剩余的所述镍原料、所述钨原料和所述钨镍中间合金依次在熔炼容器内分层布料。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镧的用量为所述钨、所述钴和所述镍的质量之和的0.04%-0.07%。


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【专利技术属性】
技术研发人员：杨树峰，杨曙磊，郑磊，王宁，赵朋，曹方，徐志强，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11