[发明专利]利用DZ417G合金返回料制备K417G合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于镍基合金技术领域，具体涉及利用DZ417G合金返回料制备K417G合金的方法。

背景技术

DZ417G合金的化学成分见表1，K417G合金的化学成分见表2。

表1  DZ417G合金化学成分

表2  K417G合金化学成分

K417G合金具有密度小、塑性好、中温强度高等优点，而且稳定性好，在850℃长时效后不析出σ相。该合金具有良好的铸造性能，可铸成形状复杂的空心叶片，适合应用于950℃条件下工作的燃气涡轮叶片、导向叶片和其它高温用零件，已广泛应用于多个型号的发动机。

铸造高温合金的有效使用率通常为20～50%，这样就产生了大量的返回料，如浇冒系统、废铸件等。DZ417G合金和K417G合金均为镍基铸造高温合金，成分相近，DZ417G合金的成分范围大都在K417G的成分线以内，DZ417G合金的主要元素较K417G合金少，具体地说DZ417G合金相对于K417G合金主要减少0.05～0.09%Zr元素。DZ417G合金中含有的Ni、Cr、Mo和Co等属国家稀缺的昂贵元素，DZ417G合金已经应用于多个型号涡轮工作叶片，由于工作叶片技术要求比较苛刻，该合金通常不利用返回料，致使大量的DZ417G浇冒系统和废铸件被当作普通废品处理，造成资源浪费。为了减少资源浪费，降低成本，将DZ417G浇冒系统及废铸件转化为K417G合金便很有意义。

发明内容

针对目前DZ417G合金利用存在的问题，本发明提供一种利用DZ417G合金返回料制备K417G合金的方法。

本发明方法的工艺过程如下。

（1）DZ417G合金返回料预处理

对DZ417G铸件生产过程中产生的返回料即浇冒系统及废铸件进行吹砂处理，将返回料放入吹砂机中，压缩空气压力控制为0.2～0.7MPa，吹砂采用粒度为1～3mm的石英砂、天然河砂或刚玉砂对返回料表面进行吹砂处理，吹净返回料表面的氧化皮、模壳、粘铁、夹杂和夹砂，使材料表面光洁、无杂物。

若返回料中含有陶瓷型芯、陶瓷过滤网，则需首先进行脱芯处理，脱芯采用高压脱芯釜，使用苛性钾脱芯，按质量配比，苛性钾：水=7：（3～7）；脱芯压力为0.3～0.5MPa，碱液温度130～210℃，脱芯时间10～15min，脱芯完成后，将返回料放入质量浓度为3～5%的盐酸中中和，中和时间10～15min，中和完成后再进行吹砂处理。

（2）DZ417G合金返回料一次熔炼

采用真空感应熔炼炉进行合金的熔炼，具体操作步骤为：当真空度≤1.33Pa时，开始升温，控制升温速率为10～15℃/min，当合金表面呈现暗红色时，控制升温速率为10～20℃/min，升温至精炼温度1550～1590℃，控制精炼时间20～30min，在合金精炼期间每隔5min翻动坩埚3～5次，增大钢水的表面积，增大液相及气相的反应面，使钢水中的夹杂物及气体在高温及高真空条件下进一步得到去除。精炼后停电，停止加热，至合金液面氧化膜静止不动，然后控制升温速率为15～25℃/min，冲开氧化膜，当温度升至1440～1480℃时，进行浇注，浇注速率2～4kg/s。为降低合金的杂质含量，合金的浇注过程经过两级过滤网过滤，一级过滤网孔径6～9mm，用于挡住大块夹杂物，第二级过滤网孔径3～5mm，用于对细小夹杂物的过滤和吸附，达到净化钢水的作用。

（3）配料

按照表3的配料比，为二次熔炼制备K417G母合金配料。

配料是在步骤（2）DZ417G合金返回料一次熔炼后料锭的基础上，对元素组成进行调整，使调整后的元素组成符合表3的规定，达到K417G合金的化学成分要求。

表3 K417G母合金化学成分要求

（4）二次熔炼制备K417G母合金

采用真空感应熔炼炉进行二次熔炼制备K417G母合金，具体操作步骤如下：

将步骤（2）DZ417G合金返回料一次熔炼后的料锭加入坩埚中，将调整成分所加材料Ni、Cr、Co和Mo加入坩埚中，调整成分所加材料Al、Ti、AlV、CrB和Zr的总量若小于K417G母合金配料总质量的2%，则直接将Al、Ti、AlV、CrB和Zr加入到坩埚中，若Al、Ti、AlV、CrB和Zr的总量若大于或等于K417G母合金配料总质量的2%，则在合金化阶段将Al、Ti、AlV、CrB和Zr加入到坩埚中。