[发明专利]合金熔炼和精炼方法

说明书

技术领域

本公开涉及用于熔炼和精炼超合金和其它合金的多步骤方法。本公开还涉及使用本文中所描述的所述多步骤熔炼和精炼方法制备并精炼的合金，以及包括所述合金的轧制产品和制成品。

背景技术

已知多种技术可用于熔炼和精炼超合金，从而使所述合金得以适当地解除问题性夹杂、熔析以及其它缺陷。多种新兴技术将需要更大并且更具块状形式的合金形式，从而对现存熔炼和精炼技术提出更大需求。举例来说，用于生产用于涡轮盘组件的超合金的当前熔炼和精炼技术允许在处理合金期间在多个中间阶段解决超声波指示而不显著影响最终部件成本。随着诸如GE90和GEnx涡轮发动机的显著更大的涡轮机器的出现，需要尺寸足以用于极大盘状组件的基本上更大的超合金坯锭。这些超合金坯锭可具有大于1000磅的重量，而正在开发中的涡轮发动机可能需要多达3000磅的超合金坯锭。现存熔炼和精炼技术可能不能够在成本有效的基础上生产此尺寸的超合金坯锭，这是归因于例如由未通过超声波检查和其它非破坏性测试的材料被废弃而导致的基本产率损失。

因此，需要开发一种改善的熔炼和精炼工艺以用于生产超合金和其它合金。

发明内容

根据本公开的一个非限制性方面，熔炼和精炼合金的方法包含真空感应熔炼(VIM)步骤、电渣重熔(ESR)步骤以及第一和第二真空电弧重熔(VAR)步骤。对起始材料进行真空感应熔炼以提供真空感应熔炼合金，所述真空感应熔炼合金所包含的主要组分(以重量百分比计)为以下各项中的任一项：钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、钽、钨、铼、锇、铱、铂以及金。换句话说，真空感应熔炼合金中所存在的“主要”组分以重量百分比计多于真空感应熔炼合金的任何其它组分。对真空感应熔炼合金的至少一部分进行电渣重熔以提供电渣重熔铸锭。在第一真空电弧重熔操作中对电渣重熔铸锭的至少一部分进行真空电弧重熔以提供真空电弧重熔铸锭。在第二真空电弧重熔操作中对真空电弧重熔铸锭的至少一部分进行真空电弧重熔以提供二次真空电弧重熔合金铸锭。

根据本公开的另一非限制性方面，熔炼和精炼合金的方法包含：对起始材料进行真空感应熔炼以提供真空感应熔炼合金；对真空感应熔炼合金的至少一部分进行电渣重熔以提供电渣重熔合金；对电渣重熔合金的至少一部分进行真空电弧重熔以提供单次真空电弧重熔合金；以及对单次真空电弧重熔合金的至少一部分进行真空电弧重熔以提供二次真空电弧重熔合金。在所述方法的各种实施方案中，真空感应熔炼合金主要包含钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、钽、钨、铼、锇、铱、铂以及金中的一种。

根据本公开的另一非限制性方面，熔炼和精炼合金的方法包含：对起始材料进行真空感应熔炼以提供合金；对合金的至少一部分进行电渣重熔以提供第一铸锭；对第一铸锭的至少一部分进行真空电弧重熔以提供第二铸锭；以及对第二铸锭的至少一部分进行真空电弧重熔。在所述方法的各种实施方案中，合金主要包含钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、钽、钨、铼、锇、铱、铂以及金中的一种。

附图说明

通过参考附图，可更好地理解本文中所描述的方法、系统以及合金制品的特征和优势，其中：

图1为说明对使用仅VIM以及VIM-ESR和VIM-ESR-VAR(三重熔炼)序列的合金718进行电子束钮扣锭熔炼测试的氧化物面积/单位质量的图；

图2为说明对仅VIM、VIM-ESR以及VIM-VAR途径的合金718进行钮扣锭熔炼测试的氧化物量(ppm)的图；且

图3为根据本公开的熔炼和精炼合金的方法的一个非限制性实施方案的流程图。

读者在考虑根据本公开的方法和系统的某些非限制性实施方案的以下详细描述后将了解上述细节以及其它细节。读者在使用本文中所描述的方法和系统后还可领会某些此种附加细节。

具体实施方式

在本发明的非限制性实施方案描述中以及在权利要求中，除了在操作实例中或在另外指示时，表述成分和产物、处理条件等的量或特征的所有数字均应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因此，除非有相反指示，否则以下描述和所附权利要求中所阐述的任何数值参数均为近似值，所述近似值可视在根据本公开的方法、系统以及制品中设法获得的所要性质而变化。至少并且不试图限制等效原则对权利要求的范围的应用，各数值参数应至少按照所报道的有效数字的数值并且应用一般舍入技术来理解。