一种高钨含量镍基合金粉末的制备方法技术

本发明专利技术涉及粉末冶金技术领域，尤其是涉及一种高钨含量镍基合金粉末的制备方法。本方法采用真空感应熔炼技术和紧耦合气雾化技术，制备高钨含量镍基合金粉末。与现有技术相比，本发明专利技术有效解决了传统高钨镍基合金粉末制备中存在的配料难熔、成分偏析、棒料高成本的弊端，且制备的高钨含量镍基合金粉末具有成分稳定、球形度高、含氧量低、杂质含量低、生产成本低等综合优点。综合优点。综合优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高钨含量镍基合金粉末的制备方法


[0001]本专利技术涉及粉末冶金
，尤其是涉及一种高钨含量镍基合金粉末的制备方法。

技术介绍

[0002]粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。
[0003]真空感应熔炼(Vacuum induction melting，简称VIM)是一种在真空条件下利用电磁感应加热原理来熔炼金属的金属工艺制程。在电磁感应过程中会产生涡电流，使金属熔化。此制程可用来提高合金的纯度、降低合金的氧含量。
[0004]目前合金粉末制备方法的主要是气雾化法。气雾化法的基本原理是用高速气流将液态金属流破碎成小液滴并快速凝固形成粉末，由于气雾化法制备的粉末具有纯净度高、氧含量低、粉末粒度可控、生产成本低以及球形度高等优点，已成为高性能及特种合金粉末制备技术的主要发展方向。
[0005]中国专利CN101497953A公开了一种用于瞬态液相连接镍基单晶高温合金的中间层合金及其制备方法，主要用于镍基单晶高温合金的瞬态液相连接。该中间层合金含Ni、Cr、Co、W、Mo、Ta、B等元素，采用真空感应炉中熔炼母合金；采用超声气体雾化法制备成镍基合金粉。该专利中硼元素是作为降熔点元素加入中间层合金的，以使合金获得合适的熔化温度。该专利中，中间层合金的钨含量在5～7wt％，钨含量较低，该专利的中间层合金制备方式为先配料混合熔化，浇注成锭子，然后再将锭子作为母合金进行超声雾化，是一种传统的镍基合金粉的制备方法，该专利并不涉及加料及熔炼的具体方法，同时该专利并没有考虑合金成分的稳定性与均一性问题。
[0006]中国专利CN110640151A提供了一种镍基合金，包括：18.0wt％～23.5wt％的钴；10wt％～15wt％的铬；2.5wt％～3.5wt％的铝；2.0wt％～4.0wt％的钛；0.1wt％～2.0wt％的铌；1.0wt％～3.0wt％的钽；0wt％～2.5wt％的钨；4wt％～5.5wt％的钼；0.03wt％～0.1wt％的锆；0wt％～1.0wt％的铪；0.01wt％～0.1wt％的碳；0.01wt％～0.1wt％的硼；余量的镍。该专利涉及含有钨的镍基合金粉末的制备方法，采用的同样是气雾化方法，该专利中同样的钨含量较低，是一种传统的镍基合金粉的制备方法，该专利并不涉及加料及熔炼的具体方法，同时该专利并没有考虑合金成分的稳定性与均一性问题。
[0007]中国专利CN106735273A公开了一种选区激光熔化成形用Inconel718镍基合金粉末及其制备方法。采用真空电极感应熔化气雾化技术，并结合高压雾化器来制备金属粉末，
然后采用超声振动筛分和气流分级的方法，将不同粒度的金属粉末按照一定比例进行混合，得到粒径均匀的选区激光熔化用Inconel718镍基合金粉末。合金成分比例为：Ni：≥50％，Cr：17～21％，Mo：2.8～3.3％，Al：0.2～0.8％，Ti：0.65～1.15％，Nb：4.75～5.5％，C：≤0.08％，Mn：≤0.35％，Si：≤0.35％，Cu：≤0.3％，Co：≤1.0％，B：≤0.006％，P：≤0.01％，S：≤0.01％。该专利采用的是旋转电极气雾化制粉技术，原料是常见的In718合金，镍基合金粉末中并无钨元素；该制粉方法不需要坩埚、漏包，而是将单根母合金棒进行加工，然后挂在真空室内，对棒料底部进行加热熔化，熔化的液滴滴入喷盘内雾化成粉，是一种传统的制备工艺。

技术实现思路

[0008]由于钨的熔点高，且在其它金属中的溶解度较低，因此如果钨含量过高，容易出现熔解不完全的问题，导致合金成分出现问题，针对该问题，本专利技术的目的是提供一种高钨含量镍基合金粉末的制备方法。本专利技术采用真空感应熔炼气雾化制粉，最终制备的高钨含量镍基合金粉末具有成分均匀，杂质含量低，球形度高、氧含量低等性能特点，能够很好的适用于激光熔覆技术。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010]本专利技术提供一种高钨含量镍基合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)材料准备：准备高钨含量镍基合金原料，其中，所述高钨含量镍基合金的W含量占比不低于18wt％，对高钨含量镍基合金原料中的所有钨粉和部分镍粉进行混合压制得到镍钨生坯，在熔炼炉底部铺一层镍板，按照钨条、镍板、钨条、镍板往复的顺序加料，直至钨、镍全部加入炉内，随后按次序放入其它的组成高钨含量镍基合金的合金原料；
[0012](2)合金熔炼：对炉内的高钨含量镍基合金原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；
[0013](3)雾化制粉：将合金熔体倒入中间漏包，合金熔体经中间漏包底部的漏孔自由向下流入气体雾化炉，在高速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末，粉末降落在雾化塔底部，之后被气体带入旋流器下的粉末收集装置。
[0014]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(1)中，所述高钨含量镍基合金原料为Ni、Fe、Cr、Nb或Mo、S、W、C、B；其中W含量占比不低于18wt％。
[0015]在本专利技术提供的方案中，步骤(1)中，所述加料过程中，在熔炼炉底部放入钨条，再加入镍板，其余原料作为二次加料。在高钨含量镍基合金中，部分元素对钨在镍中的熔解具有抑制作用，因此先熔炼镍、钨，使其成为合金熔体，能够有效缩短熔炼时间，并避免钨无法完全熔于合金溶液中，造成成分偏差。
[0016]在本专利技术一个实施方式中，步骤(2)中，所述真空感应熔炼过程中真空感应炉内真空度低于1
×
10
‑2Pa；高真空有利于降低粉末的氧含量。
[0017]在本专利技术一个较优实施方式中，步骤(2)中，待炉内镍、钨原料完全熔化得到合金熔体后，再通过二次加料加入其它剩余原料，待所有合金原料完全熔化后继续加热，使合金熔体过热度达到200
‑
230℃。
[0018]在本专利技术一个较优实施方式中，步骤(2)中，当熔体达到温度后，继续调整中频功率，使功率在30kW至90kW间不断往复，并控制合金熔体过热度在250
‑
280℃，该过程持续总
时长为1.5h。在熔炼加热过程中，电磁感应会对炉内的熔体施加力的作用，在高功率下尤为明显，因此调节功率，使其在30kW至90kW间不断往复，在保证了熔体温度稳定的同时，更有利于感应炉对熔体进行电磁搅拌，使W均匀分布在整个熔体中，避免合金粉末出现成分偏析。
[0019]在本专利技术一个较优实施方式中，步骤(3)中，中间漏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高钨含量镍基合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)材料准备：准备高钨含量镍基合金原料，其中，所述高钨含量镍基合金的W含量占比不低于18wt％，对高钨含量镍基合金原料中的所有钨粉和部分镍粉进行混合压制得到镍钨生坯，在熔炼炉底部铺一层镍板，按照钨条、镍板、钨条、镍板往复的顺序加料，直至钨、镍全部加入炉内，随后按次序放入其它的组成高钨含量镍基合金的合金原料；(2)合金熔炼：对炉内的高钨含量镍基合金原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；(3)雾化制粉：将合金熔体倒入中间漏包，合金熔体经中间漏包底部的漏孔自由向下流入气体雾化炉，在高速气流的冲击作用下，合金熔体粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末。2.根据权利要求1所述的一种高钨含量镍基合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高钨含量镍基合金除了含有元素W以外，还包括基本元素Ni、Cr元素以及功能元素，所述功能元素选择Si、Nb、Mo或Fe元素中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1所述的一种高钨含量镍基合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加料过程中，在熔炼炉底部放入钨条，再加入镍板，其余原料作为二次加料。4.根据权利要求1所述的一种高钨含量镍基合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述真空感应熔炼过程中真空感应炉内真空度低于1
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯琦，吴文恒，卢林，王涛，张亮，杨启云，倪晓晴，宋佳，许炯恺，
申请(专利权)人：上海材料研究所，
类型：发明
国别省市：