一种合金的冶炼方法技术

本发明专利技术是关于一种合金的冶炼方法，涉及合金冶炼技术领域。主要采用的技术方案为：一种合金的冶炼方法，包括如下步骤：打结步骤，将坩埚本体打结在真空炉上；制备坩埚步骤，在坩埚本体的内壁上制备出多个第一凹槽结构，得到坩埚；冶炼步骤，采用所述坩埚冶炼合金；其中，在所述坩埚冶炼多次后，需对所述坩埚进行清杂处理；清杂处理后，继续采用所述坩埚进行冶炼。本发明专利技术主要通过增加合金液与坩埚的接触面积，来有效提高坩埚对所冶炼合金液中的杂质的捕获能力，从而提高坩埚的脱杂效率、降低合金中的夹杂含量，最终提高合金的纯净度。本发明专利技术的方法操作简单、成本低廉，有利于实现大规模批量生产高洁净高温合金。

【技术实现步骤摘要】
一种合金的冶炼方法
本专利技术涉及一种合金冶炼
，特别是涉及一种合金的冶炼方法。
技术介绍
目前，高性能的高温合金部件大都采用熔模铸造的方法制备而成。而夹杂是合金在冷却凝固过程中极易出现的一类缺陷，它们以不同的类型和不同的形态存在于固态合金中，对合金的性能会产生不同程度的影响。夹杂的形成会显著降低合金的力学性能，导致合金部件在未达到设计寿命的时候就发生断裂。因此，通过对夹杂的进行控制来提升高温合金部件的安全性能具有重要意义。夹杂的形成与合金中氧、氮及硫的含量密切相关。在冶炼过程中，坩埚不仅不会污染合金液，还能够捕获合金液中的氧化物、氮化物和硫化物，因此，坩埚具有净化合金液的作用。传统技术是通过采用氧化钙坩埚冶炼合金，来控制所冶炼合金液中的杂质含量。但是，氧化钙坩埚存在制备成本高、制备周期长、存储困难等的技术问题，对于工业化生产则会大幅提高生产成本，而对于大型真空熔炼炉来说一直是一个困难。对于氧化铝坩埚或氧化镁坩埚，虽然其成本低，但是使用数次后，坩埚表面附着大量的夹杂物，后续的使用会明显影响坩埚的脱除杂质的效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种合金的冶炼方法，主要目的在于能提高坩埚对所冶炼合金液中的杂质的捕获能力，提高坩埚的脱除杂质效率。为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：一方面，本专利技术的实施例提供一种合金的冶炼方法，其包括如下步骤：制备坩埚步骤：在坩埚本体的内壁上制备出多个第一凹槽结构，得到坩埚；冶炼步骤：采用所述坩埚冶炼合金；其中，在所述坩埚冶炼多次后(在此，坩埚每冶炼一锅合金，即定义为：冶炼一次或坩埚使用次数)，需对所述坩埚进行清杂处理；清杂处理后，继续采用所述坩埚进行冶炼。优选的，在所述制备坩埚步骤之前，还包括：打结步骤：将坩埚本体打结在真空炉上；优选的，所述坩埚本体为刚玉坩埚本体或氧化镁坩埚本体。优选的，在所述制备坩埚步骤中：采用激光器在坩埚本体的内壁上制备出多个第一凹槽结构；优选的，所述激光器选用半导体激光器或固体激光器。优选的，采用激光器在坩埚本体的内壁上制备第一凹槽结构时，所述激光器的输出能量为100-200J/cm2；优选的，当所述坩埚本体为刚玉坩埚本体时，所述激光器的输出能量为180-200J/cm2；优选的，当所述坩埚本体为氧化镁坩埚本体时，所述激光器的输出能量为150-180J/cm2。优选的，所述第一凹槽结构为条状凹槽或弧状凹槽中的一种或两种；优选的，所述第一凹槽结构的槽深为2-3mm、槽宽为5-7mm。优选的，所述坩埚的内表面积相对于所述坩埚本体的内表面积增加了50-100％。优选的，所述坩埚的内壁上的任意两个相交的第一凹槽结构在交接处均设置成圆角；优选的，所述圆角的半径R为0.5-2。优选的，在所述冶炼步骤中：在所述坩埚冶炼5-10次后，需对所述坩埚进行清杂处理。优选的，对所述坩埚进行清杂处理的步骤，包括：去除杂质步骤：采用激光器将所述坩埚内壁上的杂质去除；优选的，激光器的输出能量为160-180J/cm2；优选的，在采用激光器去除所述坩埚内壁上的杂质时：使氩气或压缩空气从所述坩埚内的底部向上进行流动；优选的，氩气或压缩空气的流量为29-31L/min，优选30L/min。优选的，所述坩埚进行清杂处理的步骤，还包括重新制备凹槽步骤；其中，所述重新制备凹槽步骤在所述去除杂质步骤之后进行；其中，重新制备凹槽步骤：将所述坩埚内壁的第一凹槽结构制成第二凹槽结构；其中，所述第二凹槽结构的槽宽、槽深均大于所述第一凹槽结构，以去除污染层，使所述第二凹槽结构的颜色与未冶炼合金之前的坩埚内壁的颜色一致；优选的，采用激光器将所述坩埚内壁的第一凹槽结构制成第二凹槽结构。与现有技术相比，本专利技术的合金的冶炼方法至少具有下列有益效果：本专利技术提供的合金冶炼方法，通过在坩埚的内壁上制备出多个凹槽结构，由此增加了坩埚的内表面积，在采用该坩埚冶炼合金时，能增加合金液与坩埚之间的接触面积，能有效提高坩埚对所冶炼合金液中的杂质的捕获能力，进而提高了坩埚杂质脱除的效率、降低合金中的夹杂含量，最终提高了合金的纯净度。并且，本专利技术提供的合金冶炼方法在坩埚使用多次后，通过对坩埚进行清杂处理(如，去除杂质、重新制备凹槽)，这样能延长坩埚的使用次数，且在使用次数内，能确保其杂质脱除的效率。另外，本专利技术采用激光器对坩埚处理以增加其表面积的方法的操作简单，可操作性强。由此可见，本专利技术提出的合金的冶炼方法可显著提高合金液的纯净度，解决了高温合金材料真空冶炼时，夹杂物含量高，导致高温合金部件大量报废的问题。总之，本专利技术的方法操作简单、成本低廉，有利于实现大规模批量生产高洁净高温合金。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术的实施例提供的一种坩埚的结构示意图；图2是图1所示坩埚的剖视图；图3是本专利技术的实施例提供的坩埚吸附杂质的结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。本专利技术的设计思路如下：在现有合金部件(尤其是高温合金部件)的制备过程中，采用添加净化剂等方法来降低合金中氧化物、氮化物或硫化物，但这操作方法困难，由于合金的类型不同，使得净化剂的添加量难以确定，并难以实现精确的控制。本专利技术提出一种合金冶炼方法，主要是利用激光精确加工高柔性、高能量密度、高精度和高效率的特点，采用激光在坩埚本体上雕刻出第一凹槽结构，从而增加坩埚的内表面积，其表面积的增加量可高达100％，提高坩埚捕获合金中夹杂的效率，净化合金液，从而降低夹杂缺陷的形成，该方法具有制备工艺简单，成本低廉等特点。其具体方案如下：如图1-3所示，本专利技术实施例提供一种合金的冶炼方法，包括如下步骤：1)打结步骤：将坩埚本体打结在真空炉上。具体地，将商业用传统刚玉、氧化镁坩埚本体打结在真空炉上。2)制备坩埚步骤：在坩埚本体的内壁上制备出多个第一凹槽结构11，得到坩埚1。具体地，采用激光器在坩埚本体的内壁上制备出第一凹槽结构11(利用激光高能量，瞬时将坩埚材料气化，形成凹槽)。采用激光器在坩埚本体上制备第一凹槽结构11时，激光器可以为半导体激光器或固体激光器，最优的是半导体激光器。采用激光器的输出能量为100-200J/cm2，其中，坩埚本体为刚玉坩埚时，最优的输出能量为180-200J/cm2，而坩埚本体为氧化镁坩埚时，最优的输出能量为150-180J/cm2。第一凹槽结构11的槽深本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金的冶炼方法，其特征在于，其包括如下步骤：/n制备坩埚步骤：在坩埚本体的内壁上制备出多个第一凹槽结构，得到坩埚；/n冶炼步骤：采用所述坩埚冶炼合金；其中，在所述坩埚冶炼多次后，需对所述坩埚进行清杂处理；清杂处理后，继续采用所述坩埚进行冶炼。/n

【技术特征摘要】
1.一种合金的冶炼方法，其特征在于，其包括如下步骤：
制备坩埚步骤：在坩埚本体的内壁上制备出多个第一凹槽结构，得到坩埚；
冶炼步骤：采用所述坩埚冶炼合金；其中，在所述坩埚冶炼多次后，需对所述坩埚进行清杂处理；清杂处理后，继续采用所述坩埚进行冶炼。


2.根据权利要求1所述的合金的冶炼方法，其特征在于，在所述制备坩埚步骤之前，还包括：
打结步骤：将坩埚本体打结在真空炉上；
优选的，所述坩埚本体为刚玉坩埚本体或氧化镁坩埚本体。


3.根据权利要求1或2所述的合金的冶炼方法，其特征在于，在所述制备坩埚步骤中：
采用激光器在坩埚本体的内壁上制备出多个第一凹槽结构；
优选的，所述激光器选用半导体激光器或固体激光器。


4.根据权利要求3所述的合金的冶炼方法，其特征在于，采用激光器在坩埚本体的内壁上制备第一凹槽结构时，所述激光器的输出能量为100-200J/cm2；
优选的，当所述坩埚本体为刚玉坩埚本体时，所述激光器的输出能量为180-200J/cm2；
优选的，当所述坩埚本体为氧化镁坩埚本体时，所述激光器的输出能量为150-180J/cm2。


5.根据权利要求3所述的合金的冶炼方法，其特征在于，所述第一凹槽结构为条状凹槽或弧状凹槽中的一种或两种；
优选的，所述第一凹槽结构的槽深为2-3mm、槽宽为5-7mm。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彦红，侯桂臣，谢君，盛乃成，张典，周亦胄，
申请(专利权)人：辽宁红银金属有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21