一种高温合金细晶铸件的制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于高温合金细晶凝固技术领域，具体涉及一种高温合金细晶铸件的制备方法及装置。本发明专利技术提供了一种高温合金细晶铸件的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体中，将高温合金母合金锭加热熔化，将得到的合金熔体进行过热处理，得到高温合金过热熔体；在惰性气体中，将所述高温合金过热熔体依次进行振动保温和振动降温，得到所述高温合金细晶铸件，所述振动降温的终止温度低于所述高温合金固相线温度。本发明专利技术提供的制备方法能获得整体均匀、致密度高、微观偏析低的高温合金细晶凝固组织，且操作过程简便高效，对各类高温合金适用性强。对各类高温合金适用性强。对各类高温合金适用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种高温合金细晶铸件的制备方法及装置


[0001]本专利技术属于高温合金细晶凝固
，具体涉及一种高温合金细晶铸件的制备方法及装置。

技术介绍

[0002]铸造高温合金由于其优良的综合高温力学性能、耐蚀性、成本低和良好的复杂结构成形能力等优点，被广泛应用于航空航天、海洋、化工、能源装备等领域。其中，具有细晶凝固组织特征的铸造高温合金是高温合金部件向轻量化设计、高性能和高可靠性发展的重要方向。
[0003]1981年赵惠田在《金属学报》第17卷发表文献《CoO孕育剂促进铸造镍基高温合金晶粒细化的研究》，表明化学法晶粒细化程度会受限于材料表层。2011年Xiong在Acta Metall.Sin.(Engl.lett.)第24卷上发表的研究工作《Ni
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W
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10Y2O
3 refiner and refinement mechanism in a superalloy》中还指出，采用化学法细化铸造高温合金，不仅改变了合金的原始化学成分，还在凝固组织中引入了明显的氧化物夹杂，成为疲劳裂纹源。2006年师昌绪在冶金工业出版社《中国高温合金五十年》一书中总结了高温合金热控法细晶凝固技术，指出热控法适用于细化简单小尺寸铸件，但是存在冷速低、粘度大、补缩差、复杂形状成形困难等不足。
[0004]2019年张军在《金属学报》第55卷上发表《镍基铸造高温合金等轴晶凝固成形技术的研究和进展》，指出采用机械搅拌、电磁搅拌等动力学方法，可实现镍基高温合金细晶凝固，但机械搅拌往往不均匀、结构复杂、搅拌器直接和熔体接触容易造成污染，而电磁搅拌对于大型、复杂、薄壁铸件的细化效果较差。中国专利CN102528002A公开了一种施加复合电磁场的高温合金细晶铸造工艺方法和装置，通过在金属液中产生双向旋转的电磁搅拌，实现高温合金晶粒的凝固细化，但合金细化效果差。
[0005]中国专利CN103131980B公开了一种控制球晶稳定化实现细晶凝固方法，针对镍基高温合金Ni
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22Cr
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18W
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1Mo高温合金和Hayness230高温合金采用反复进行3次过热处理过程后，控制降温、保温和浇注过程的具体参数，虽然获得了ASTM5级高温合金细晶组织，但是过热处理过程复杂，且降温和保温时需要按照适用于镍基合金和Hayness230合金的经验公式计算降温速率和保温时间，适用范围小且制备过程复杂、难以实现工业化生产。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种高温合金细晶铸件的制备方法及装置，本专利技术提供的制备方法能获得的高温合金细晶凝固组织，等轴晶平均晶粒尺寸为5～50μm，且操作过程简便高效，对各类高温合金适用性强。
[0007]本专利技术提供了一种高温合金细晶铸件的制备方法，包括以下步骤：
[0008]在惰性气体中，将高温合金母合金锭加热熔化，将得到的合金熔体进行过热处理，得到高温合金过热熔体；
[0009]在惰性气体中，将所述高温合金过热熔体依次进行振动保温和振动降温，得到所述高温合金细晶铸件，所述振动降温的终止温度低于所述高温合金固相线温度。
[0010]优选的，所述热处理的次数为1次，所述过热处理的温度为高于高温合金液相线温度80～100℃，所述过热处理的保温时间为5～15min。
[0011]优选的，所述振动保温和振动降温的横向振幅独立地为3～5mm，所述振动保温和振动降温的振动频率独立地为5000～20000次/min。
[0012]优选的，所述振动保温的保温时间为3～5min。
[0013]优选的，所述振动降温的降温速率为5～10℃/min，所述振动降温的终止温度为低于高温合金固相线温度5～15℃。
[0014]优选的，将所述合金熔体升温至所述过热处理的温度的升温速率为5～10℃/min。
[0015]优选的，所述振动降温后还包括：将所述振动降温得到的高温合金锭进行控温冷却，得到所述高温合金细晶铸件。
[0016]优选的，所述控温冷却的降温速率为10～20℃/min，所述控温冷却的终止温度≤600℃。
[0017]优选的，所述惰性气体的压强为200～500Pa。
[0018]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法的装置，包括炉体1，设置于所述炉体1内部底表面的振动装置3，设置于所述振动装置3上的合金容器6，设置于所述合金容器3周围的加热线圈5；
[0019]所述炉体1侧表面的底部设置有进出气孔2，所述炉体1的顶表面设置有测温窗口10。
[0020]本专利技术提供了一种高温合金细晶铸件的制备方法，包括以下步骤：在惰性气体中，将高温合金母合金锭加热熔化，将得到的合金熔体进行过热处理，得到高温合金过热熔体；在惰性气体中，将所述高温合金过热熔体依次进行振动保温和振动降温，得到所述高温合金细晶铸件，所述振动降温的终止温度低于所述高温合金固相线温度。在本专利技术中，所述过热处理能够消除合金原始组织结构，使高温合金过热熔体呈现为短程有序、长程无序结构，有利于获得细晶组织；本专利技术将所述高温合金过热熔体依次进行振动保温和振动降温：振动保温时，过热熔体中的短程有序结构被碎化，在熔体中形成了更多的潜在结晶核心；振动降温时，降温降低了合金熔体内原子的活动能力，进一步增加合金熔体中短程有序结构的体积和数量，且随着振动，整个熔体中的短程有序结构不断破碎增值，持续提升凝固中的潜在结晶核心数量；当降温至凝固阶段(即固液两相区温度区间)时，已经凝固的固相枝晶在机械振动作用下局部破碎、游离，不仅产生晶粒细化效果，而且促进了残余液相在固相枝晶间的流动，能够有效起到补缩作用。由此，本专利技术提供的制备方法能获得整体均匀、致密度高、微观偏析低的高温合金细晶凝固组织，且操作过程简便高效，对各类高温合金适用性强。
[0021]本专利技术提供的制备方法进行过热处理后直接进行保温和降温，在保温和降温时进行振动，操作方便，工艺流程简单，可控性强，适用于工业化。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提供的高温合金细晶铸件的制备装置示意图，
[0023]其中，1
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炉体，2
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进出气孔，3
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振动装置，4
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控温系统，5
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加入线圈，6
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合金容器，7
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合金熔体，8
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测温仪，9
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温度数据传输线，10
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测温窗口；
[0024]图2为本专利技术实施例1制备的产品的细晶凝固组织金相图；
[0025]图3为本专利技术实施例2制备的产品的细晶凝固组织金相图；
[0026]图4为本专利技术实施例3制备的产品的细晶凝固组织金相图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种高温合金细晶铸件的制备方法，包括以下步骤：
[0028]在惰性气体中，将高温合金母合金锭加热熔化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温合金细晶铸件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在惰性气体中，将高温合金母合金锭加热熔化，将得到的合金熔体进行过热处理，得到高温合金过热熔体；在惰性气体中，将所述高温合金过热熔体依次进行振动保温和振动降温，得到所述高温合金细晶铸件，所述振动降温的终止温度低于所述高温合金固相线温度。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的次数为1次，所述过热处理的温度的温度为高于高温合金液相线温度80～100℃，所述过热处理的保温时间为5～15min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述振动保温和振动降温的横向振幅独立地为3～5mm，所述振动保温和振动降温的振动频率独立地为5000～20000次/min。4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述振动保温的保温时间为3～5min。5.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述振动降温的降温速率为5～10℃/min，所述振动降温的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李程，张立，
申请(专利权)人：成都兴宇精密铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：