【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镍基高温合金精炼的，尤其涉及一种粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法。
技术介绍
1、随着我国航空航天事业的迅猛发展，粉末高温合金作为制造粉末涡轮盘核心零部件的关键材料，其用量也在不断地提高。通过氩气雾化法制备高温合金粉末，其中粒径小于60μm的粉末收得率低于70％；由于粗粉返回料中氧、氮等气体含量和非金属夹杂物均较新料有所增多，高达30％以上的粗粉不能使用，造成资源的极大浪费和粉末涡轮盘成本居高不下。研究出一种高温合金粗粉返回重熔再利用技术，将大幅度降低粉末高温合金的成本，提升我国粉末高温合金涡轮盘的竞争力和资源有效使用率。
2、除此之外，由于真空感应熔炼炉为真空环境，如直接用粉末作为原料进行熔炼存在真空吸粉严重、粉末导热传热难等难题，所以熔炼前粉末的成形是重要环节之一。例如，中国专利cn101440436a公开了一种高温合金返回料的纯净化冶炼工艺，其返回料并非氩气雾化法制备高温合金粉末中高达30％以上的粗粉，冶炼方式虽然是真空熔炼，但是如果针对的是粗粉，则会存在真空吸粉严重、粉末导热传热难等难题。
3、但传统的压制成形得到的坯体强度较低、颗粒之间粘结力较弱，在操作的过程中极易破碎，造成二次粉化，进而在真空中造成吸粉，所以研究出一种新型、高强度的粉末成形方法尤为重要，为之后的含粗粉返回料粉末高温合金纯净化熔炼提供优质的原料。
4、中国专利cn114318022a公开了一种镍基高温合金的熔炼工艺，但关于粉末成形问题的专利很少。
5、例如，中国专利cn113652564a公
6、中国专利cn111621675a公开了一种含返回料的k452高温合金熔炼方法，其需要进行返回料化学成分分析，通过表面预处理发现返回料并非粗粉，并不能够解决粗粉冶炼高温合金中的真空吸粉严重、粉末导热传热难等技术难题。而cn115948657a公开了一种高温合金返回料的纯净化回收方法，该方法和前述方法类似，针对的并非粗粉返回料，也存在相同的技术难题需要处理。
7、中国专利cn111534713a公开了一种铸造高温合金返回料的净化处理方法及高温合金，需要在高温精炼过程中在钢液表面加覆盖渣进行脱渣处理，不仅未针对粗粉返回料，而且去夹杂的方式是选择特定成分的覆盖渣来处理和电磁搅拌，添加渣料的方式也不简单，这些都加大了生产成本。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是当前的高达30％以上的粗粉再利用技术非常少，而且利用技术中存在熔炼前粉末成形困难、真空吸粉严重、粉末导热传热难、氧化物夹杂难脱除和深度脱[o]、[n]等技术难题；且现有技术中存在的铸造、加工等过程中产生的大量浇道、冒口等废料再利用技术，都需要先对废料进行预处理，之后进行熔炼，显然给出了粗粉返回料先进行制坯然后熔炼的技术启示，故而也就存在前述技术难题不容易解决的技术缺陷。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：
3、一种粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，所述粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法如下所示：
4、s1、粗粉返回料成形
5、将粘结剂和粗粉返回料进行混合，之后添加水搅拌，使其成为面团状粗粉，然后将面团状粗粉返回料成形并干燥，得到合金粉锭；
6、s2、合金粉锭熔炼
7、将合金新料锭和s1的合金粉锭一同置于真空感应熔炼炉中进行熔炼，得到合金粉锭熔体；
8、s3、合金粉锭精炼
9、对s2的合金粉锭熔体升高温度并提高真空度，进行精炼处理，得到精炼熔体；
10、s4、合金粉锭强化精炼
11、对s3的精炼熔体继续升温并提高真空度，延长精炼时间，开启电磁搅拌状，进行高温熔体强化精炼处理，得到强化精炼熔体；
12、s5、粗粉返回料锭浇注
13、先将s4的强化精炼熔体继续升温，直至浇注温度；然后将强化精炼熔体通过al2o3陶瓷过滤器浇注，得到粗粉返回料锭。
14、优选地，s1中粘结剂为果胶[c5h10o5]、糊精[(c6h10o5)n]、果糖[c6h12o6]、支链淀粉[(c6h10o5)n·xh2o]、马铃薯淀粉[(c6h10o5)n]中的至少一种。
15、优选地，s1中成形时粘结剂与粗粉返回料的重量百分比为1000：1-200：1wt.％，并加入水的重量分数为2-6wt.％，搅拌时间为10-20min，干燥时加热温度为100-150℃、干燥时间为4-8h。
16、优选地，s1中成形是在模具中进行，干燥是在干燥箱中进行，干燥需要使得面团状粗粉返回料中水分完全蒸发。
17、优选地，s1中合金粉锭的抗压强度为5-50mpa，延伸率为0.1-1％。
18、优选地，s2中合金新料锭为fgh96的合金新料锭；且该熔炼工艺适用于fgh95、fgh96、fgh97高温合金粗粉返回料的熔炼。
19、优选地，s2中合金粉锭与合金新料锭的重量百分比为0-70，熔炼的真空度＜8pa。
20、优选地，s3中精炼处理的温度为1500-1650℃、真空度＜1pa、精炼时间为15-30min。
21、优选地，s4中强化精炼处理的继续升温需要达到过热度200-350℃，其中，电磁搅拌采用三相工频搅拌的方式，频率为40-70hz，精炼时间为10-15min，浇铸温度为1550-1700℃。
22、优选地，s4中强化精炼处理是通过高温熔体处理、强烈电磁搅拌强化精炼措施，使小颗粒氧化物夹杂物聚集、溶解，辅以提高真空度、延长精炼时间实现深度脱[o]、[n]、[h]。
23、优选地，s5中粗粉返回料锭的粗粉返回料添加量达到30-70wt.％，夹杂物数量密度为1-6个/mm2，夹杂物平均尺寸为1-4μm。
24、优选地，s5中粗粉返回料锭的成分按质量百分比计为c 0.035-0.065％，co 12.5-13.5％，cr 15.5-16.5％，w 3.8-4.2％，mo 3.8-4.2％，al 1.95-2.30％，ti 3.55-3.90％，zr 0.03-0.06％，nb 0.6-0.8％，si≤0.1％，s≤0.0012％，n≤0.005％，o≤0.003％，h≤0.001％，余量为ni。
25、优选地，s5中粗粉返回料锭的室温力学性能为：拉伸强度为1550-1620mpa，屈服强度为1100-1250mpa，延伸率为20-29％；600-700℃高温力学性能为：拉伸强度为1450-1520mpa，屈服强度为1000-1150mpa，延伸率为25-45％。...
【技术保护点】
1.一种粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，所述粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法如下所示：
2.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，S1中粘结剂为果胶[C5H10O5]、糊精[(C6H10O5)n]、果糖[C6H12O6]、支链淀粉[(C6H10O5)n·xH2O]、马铃薯淀粉[(C6H10O5)n]中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，S1中成形时粘结剂与粗粉返回料的重量百分比为1000：1-200：1wt.％，并加入水的重量分数为2-6wt.％，搅拌时间为10-20min，干燥时加热温度为100-150℃、干燥时间为4-8h。
4.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，S2中合金新料锭为FGH96的合金新料锭；且该熔炼工艺适用于FGH95、FGH96、FGH97高温合金粗粉返回料的熔炼。
5.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，S2中合金粉锭与合金新料锭的重量百分比为0-70，熔炼的真
6.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，S3中精炼处理的温度为1500-1650℃、真空度＜1Pa、精炼时间为15-30min。
7.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，S4中强化精炼处理的继续升温需要达到过热度200-350℃，其中，电磁搅拌采用三相工频搅拌的方式，频率为40-70Hz，精炼时间为10-15min，浇铸温度为1550-1700℃。
8.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，S5中粗粉返回料锭的粗粉返回料添加量达到30-70wt.％，夹杂物数量密度为1-6个/mm2。
9.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，S5中粗粉返回料锭的成分按质量百分比计为C 0.035-0.065％，Co 12.5-13.5％，Cr 15.5-16.5％，W3.8-4.2％，Mo 3.8-4.2％，Al 1.95-2.30％，Ti 3.55-3.90％，Zr 0.03-0.06％，Nb 0.6-0.8％，Si≤0.1％，S≤0.0012％，N≤0.005％，O≤0.003％，H≤0.001％，余量为Ni。
...【技术特征摘要】
1.一种粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，所述粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法如下所示：
2.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，s1中粘结剂为果胶[c5h10o5]、糊精[(c6h10o5)n]、果糖[c6h12o6]、支链淀粉[(c6h10o5)n·xh2o]、马铃薯淀粉[(c6h10o5)n]中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，s1中成形时粘结剂与粗粉返回料的重量百分比为1000：1-200：1wt.％，并加入水的重量分数为2-6wt.％，搅拌时间为10-20min，干燥时加热温度为100-150℃、干燥时间为4-8h。
4.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，s2中合金新料锭为fgh96的合金新料锭；且该熔炼工艺适用于fgh95、fgh96、fgh97高温合金粗粉返回料的熔炼。
5.根据权利要求1所述的粉末高温合金粗粉返回料重熔的方法，其特征在于，s2中合金粉锭与合金新料锭的重量百分比为0-70，熔炼的真空度＜8pa。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，赵伟伟，章林，刘杨，李星宇，陈刚，秦明礼，曲选辉，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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