[发明专利]一种IN718合金球形粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金球形粉末制备技术领域，涉及一种INCONEL718合金球形粉末的制备方法。

背景技术

INCONEL718合金（简称IN718合金）是一种奥氏体基，以固溶强化、晶界强化等手段进行合金强化的镍基高温合金，在-253～650℃之间具有良好的综合力学性能和抗腐蚀性能。IN718合金以其优异的性能和广泛的用途在整个高温合金产业中占有绝对的优势地位，广泛应用于航空、航天、石油、化工及能源等各个领域。由于IN718合金中强化元素的含量和种类较多，合金化程度较高，采用传统的变形和铸造工艺，铸锭偏析严重，热加工性能差，成型困难。为解决这一问题，科研人员尝试采用粉末冶金工艺制备高性能的IN718合金。

在航空航天应用领域，随着金属热等静压和快速成型（3D打印）技术的不断发展，对IN718合金粉末的性能提出了更高的要求。在保证粉末具有良好球形度（≥90%）的同时，还要求粉末具有细粒径（≤100μm），低氧含量（≤0.01%），低夹杂物含量（≤10颗/kg）等性能指标。传统的气体雾化法由于气体杂质含量和夹杂物含量等问题，不能满足IN718合金粉末制备的需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种IN718合金球形粉末的制备方法，通过该方法制备出满足航空航天领域需要的IN718合金球形粉末；具有球形度良好，细粒径，低氧含量，低夹杂物的特点。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种IN718合金球形粉末的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，IN718合金母合金锭的熔炼；

1）按主要元素：50-55 wt%的Ni，17-21 wt %的Cr，2.8-3.3 wt %的Mo，4.75-5.50 wt %的Nb，0.65-1.15 wt %的Ti，0.20-0.80wt%的Al，余量为Fe；次要元素：C<0.08 wt%，Mn<0.35 wt %，Si<0.5 wt %，P<0.015 wt %，S<0.015 wt%，Co<1.0 wt %，Ta<0.05 wt %， B<0.006 wt %，Cu<0.30 wt %进行合金配料，其中Nb的原料为Nb含量70%的NbFe；采用真空感应熔炼炉进行熔炼，在真空感应熔炼炉坩埚中由下至上依次装入一半Ni、Co、Mo、NbFe、Cr、Ti、Al、另外一半Ni；在物料完全融化后，保温30-60min，然后进行铸锭浇铸，冷却后得到In718合金一次熔炼锭；

2）去除一次熔炼锭的表面氧化皮，切除缩孔并加工成自耗电极，进行真空自耗重熔，得到In718合金的母合金锭；

步骤2，将IN718合金母合金锭机加工成直径为50-90mm，长度为600-800mm的IN718合金电极棒，电极棒直线度应控制在≤0.1mm/m；

步骤3，将IN718合金电极棒置于惰性气体保护的密闭炉室内并使其高速旋转，采用等离子枪加热电极棒端部使端部熔化；

步骤4，熔融金属在离心力作用下雾化飞出，形成细小液滴，液滴在惰性气体中快速冷却成球形颗粒，落入炉室底部收集器中，得到IN718合金球形粉末；

步骤5，在惰性气体保护下，对制得的IN718合金球形粉末进行静电分离处理，去除粉末中的非金属夹杂物，得到纯净的IN718合金球形粉末。

所述的步骤1中真空感应熔炼前保持真空度达到5×10^-3Pa以上，真空自耗重熔时真空度控制在0.013-0.13Pa。

所述的步骤2中电极棒致密，无疏松、缩孔等缺陷，表面粗糙度Ra≤1.6μm。

所述的步骤3中惰性气体应为氦气、氩气或氩氦混合气体，气体中氧含量应小于0.01%。

所述的步骤3中等离子枪功率应不小于150KW。

所述的步骤3中电极棒旋转的转速应为15000～26000转/分。

所述的步骤4中炉室内壁应光滑，无剥落锈蚀现象，可采用不锈钢制造。

所述的步骤5中惰性气体中氧含量应小于0.01%。

所述的步骤4雾化制粉过程中，采用冷却水对炉室进行冷却。

所述的步骤4收集器与炉室之间通过螺纹密封连接。