【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铌基合金制备领域，具体涉及一种nb752合金的制备方法。
技术介绍
1、铌基合金熔点高、比重低、高温强度大，是一种具有优异高温性能的难熔金属材料。铌基合金的强化手段主要有固溶、沉淀或形变热处理等方式。比如，铌中添加钨、钼、钽等元素可产生固溶强化，添加钛、锆、铪等元素与一定比例的碳可形成弥散的碳化物相进行沉淀强化。其中，兼具固溶、沉淀强化的nb752合金(nb-10w-2.5zr)因在1200～1800℃具有较高高温强度、良好室温塑性、良好加工成形性等优势而应用于航天飞机蒙皮、核反应堆工程、喷气发动机零件以及空间发电系统等领域。
2、铌基合金的传统生产方式为采用粉末冶金法结合熔炼法制备锭坯，即，将金属单质粉经混料、压型、烧结制成预合金条，然后采用两次以上真空电子束熔炼或真空电弧熔炼或这两种熔炼方法相结合制备锭坯。专利cn102676899b公开了一种高温高比强度铌合金及其制备方法，采用的就是粉末冶金结合真空电子束合金化熔炼或真空电弧熔炼的方法。然而，此方法具有一定弊端：价格昂贵的高纯单质铌、钨、锆粉导致了合金生产成本较高，粉末冶金环节中多而杂的工艺参数和工艺流程导致了合金生产效率较低。
3、专利cn102586637b公开了一种多元铌合金铸锭的制造方法，采用铝热还原法结合熔炼法制备nb-w-mo-zr-c等多元合金。此方法也具有一定弊端：铝热还原反应的收率较低，炉料、发热值、造渣剂、加料速度、过铝量等对收率均有影响。另外，由于锆的金属还原性与铝的很接近，无法通过铝还原氧化锆的方式在铌基合金中引
4、作为一种铌基合金，nb752合金的制备方法以上述粉末冶金法结合熔炼法制备为主。值得关注的是，如何使nb752合金的生产成本降低、生产效率提升，成为了未来进一步拓展nb752合金应用领域的关键。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种nb752合金的制备方法，重点解决现有nb752合金生产成本较高、生产效率较低的难点问题。
2、为了达到上述技术目的，本专利技术公开的技术方案如下：
3、本专利技术的技术目的是提供一种低成本高效率的铌基合金制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、1)以铌板、钨板、锆板为原料，通过爆炸焊接工艺制备大尺寸的铌/钨/锆层状金属复合板；
5、2)将大尺寸的铌/钨/锆层状金属复合板进行切割，得到复合板小块；
6、3)将复合板小块在真空电子束水平炉中进行熔炼，冷却得到初级nb752合金铸锭；
7、4)将初级nb752合金铸锭在真空电子束拉锭炉中进行熔炼，冷却得到nb752合金铸锭。
8、可选地，步骤1)中，所述铌板、钨板、锆板的纯度均为99.95～99.99％，所述铌板、钨板、锆板的尺寸分别为800mm×(200～800)mm×(26.9～27)mm、820mm×(200～800)mm×(2.6～2.65)mm、800mm×(200～800)mm×(0.99～1.01)mm。选择此尺寸的目的在于，保证三种金属配比符合成分设计要求；且覆层面积较大是为了避免起皮、变形等爆炸焊接缺陷，以保证实现良好的冶金结合。
9、进一步地，步骤1)中，所述爆炸焊接前各金属板放置位置为：铌板作为基板置于最下层，钨板作为覆板置于最上层，锆板置于铌板和钨板之间的夹层。
10、需要说明的是，本专利技术以较薄的钨板作为覆板，可快速将爆炸焊接产生的热量和塑性变形传递至下面两层，有助于钨与锆更加快速、便捷地贴近于铌层，形成金属间化合物；且将最薄的锆板置于夹层有助于锆与铌、锆与钨形成金属间化合物层，实现冶金结合；以及将最厚的铌板作为基板，是为了防止产生较大变形，方便后续的机械切割。
11、进一步地，步骤1)中，所述爆炸焊接使用炸药类型为粉状铵油炸药，装药密度为0.85～1.15g/cm3，装药比(炸药与覆板质量比)为1.8～2.5；且采用平行安装法爆炸工艺，覆板、夹层、基板的预置间隙为2～10mm；采用端部起爆方法，爆速为2500～3500m/s。用以保证各层金属冶金结合良好，杜绝烧伤、压痕、起皮、撕裂、断裂等缺陷。
12、可选地，步骤2)中，所述切割方式为线切割、锯切等机械切割方式，所述复合板小块的边缘尺寸为10～30mm，超过30mm尺寸的小块所占比例需低于15％且最大尺寸不能超过50mm。选择此尺寸的目的在于，既不会因为尺寸太小造成后续电子束熔炼时发生严重喷溅，导致铸锭成分不符合要求，又不会因为尺寸太大造成后续电子束熔炼时发生成分与组织分布不均匀，导致品质变差。
13、可选地，步骤3)中，所述真空电子束水平炉的熔炼功率为70～160kw，熔炼速度为50～90kg/h，熔炼真空度为0.01～0.05pa，冷却时间为5～10h，熔炼次数为1～3次。选择此参数范围是为保证c、n、o含量降低到0.1wt.％以下的数量级。
14、且，所述初级nb752合金铸锭中，除主成分nb外，其它主要化学成分为：w为9.7～10.5wt.％、zr为2.6～3.2wt.％、c≤0.1wt.％、n≤0.1wt.％、o≤0.1wt.％。
15、可选地，步骤4)中，所述真空电子束拉锭炉的熔炼功率为180～500kw，熔炼速度为70～100kg/h，熔炼真空度小于0.01pa，冷却时间为6～10h，熔炼次数为2～3次。选择此参数范围是为保证c、n、o含量降低到0.015wt.％以下的数量级。
16、且，所述nb752合金铸锭中，除主成分nb外，其它主要化学成分为：w为10.0～10.2wt.％、zr为2.8～3.0wt.％、c≤0.015wt.％、n≤0.015wt.％、o≤0.015wt.％。
17、通过上述方法可制备的铌基合金为nb752合金，合金除主成分nb之外，其它主要化学成分的含量为：w 10.0～10.2wt.％、zr 2.8～3.0wt.％、c≤0.015wt.％、n≤0.015wt.％、o≤0.015wt.％。
18、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种铌基合金的制备方法，具有如下优异效果：
19、本专利技术第一步采用了爆炸焊接方法制备得到铌/钨/锆层状金属复合板。相对于传统粉末冶金法而言，三种金属原材料能够更简单、更价廉、更迅速、更强固地焊接在一起，无需考虑工艺参数多而杂、原材料烧损等问题，同时，厚度极薄的钨、锆很容易形成金属间化合物，此金属间化合物或夹层锆也可与基板铌形成金属间化合物层，这些金属间化合物在后续电子束熔炼中起到了中间合金的效果；相对于铝热还原法而言，三种金属原材料的利用率接近100％，不会引入氧化铝、造渣剂等夹杂物，制备周期更短。
20、本专利技术第二步采用了真空电子束水平炉和拉锭炉进行熔炼。相对于传统粉末冶金法、铝热还原法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铌基合金的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铌基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，铌板、钨板、锆板的纯度均为99.95～99.99％，尺寸分别为800mm×(200～800)mm×(26.9～27)mm、820mm×(200～800)mm×(2.6～2.65)mm、800mm×(200～800)mm×(0.99～1.01)mm。
3.根据权利要求1或2所述的铌基合金的制备方法，其特征在于，所述爆炸焊接工艺中，钨板、锆板、铌板由上至下依次排列，铌板作为基板置于最下层，钨板作为覆板置于最上层，锆板置于铌板和钨板之间的夹层；
4.根据权利要求3所述的铌基合金的制备方法，其特征在于，采用平行安装法爆炸焊接工艺，覆板、夹层、基板的预置间隙为2～10mm；且采用端部起爆方法，爆速为2500～3500m/s。
5.根据权利要求1所述的铌基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，切割方式为机械切割，具体包括线切割、锯切，复合板小块的边缘尺寸为10～30mm。
6.根据权利要求
7.根据权利要求1所述的铌基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，真空电子束拉锭炉的熔炼功率为180～500kW，熔炼速度为70～100kg/h，熔炼真空度小于0.01Pa，冷却时间为6～10h，熔炼次数为2～3次。
8.根据权利要求1-7任一项所述的铌基合金的制备方法，其特征在于，所述铌基合金为Nb752合金，合金除主成分Nb之外，其它主要化学成分的含量为：W 10.0～10.2wt.％、Zr2.8～3.0wt.％、C≤0.015wt.％、N≤0.015wt.％、O≤0.015wt.％。
...【技术特征摘要】
1.一种铌基合金的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铌基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，铌板、钨板、锆板的纯度均为99.95～99.99％，尺寸分别为800mm×(200～800)mm×(26.9～27)mm、820mm×(200～800)mm×(2.6～2.65)mm、800mm×(200～800)mm×(0.99～1.01)mm。
3.根据权利要求1或2所述的铌基合金的制备方法，其特征在于，所述爆炸焊接工艺中，钨板、锆板、铌板由上至下依次排列，铌板作为基板置于最下层，钨板作为覆板置于最上层，锆板置于铌板和钨板之间的夹层；
4.根据权利要求3所述的铌基合金的制备方法，其特征在于，采用平行安装法爆炸焊接工艺，覆板、夹层、基板的预置间隙为2～10mm；且采用端部起爆方法，爆速为2500～3500m/s。
5.根据权利要求1所述的铌基合金的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，张登魁，肖峰，刘强，孙鑫，朱嘉琪，李晓冉，孟旭，张一博，佟立凯，王磊，
申请(专利权)人：承德天大钒业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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