[发明专利]一种电子束精炼与冷源吸杂结合制备高纯镍基高温合金的方法

说明书

本发明公开了一种电子束精炼与冷源吸杂结合制备高纯镍基高温合金的方法，其特征在于具有如下步骤：S1、原材料的预处理；S2、电子束精炼及冷源吸杂。本发明在电子束精炼提高高温合金纯净度的基础上，实现了低密度夹杂高效去除。电子束精炼与冷源吸杂相结合，缩短了大尺寸优质高温合金铸锭的生产周期，合金的制备得率由传统方法的低于60％提高至85％以上，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及一种电子束精炼与冷源吸杂结合制备高纯镍基高温合金的方法。

背景技术

电子束精炼是利用高能量密度的电子束轰击材料的表面使材料熔化并熔炼材料的工艺过程，该技术被广泛应用于太阳能级多晶硅的提纯，难熔金属及其合金的精炼，制备高纯特殊钢以及超洁净钢、钛及其合金以及其它金属材料中。通过调节功率和熔炼速度使熔池保持在较高的温度，在高温高真空的环境下熔体充分发生脱气反应，有利于夹杂等冶金缺陷以及硫、磷等杂质的去除。此外，电子束熔炼过程中使用水冷铜坩埚能有效避免坩埚与熔体合金发生反应，进而提高了合金的纯净度，因此该技术成为实现合金超纯净精炼必不可少的熔炼方法之一。

在电子束精炼过程中，低密度夹杂物随着精炼过程的进行逐渐漂浮在熔体的表面，熔体凝固并冷却后通过去除合金铸锭的表面层达到去除夹杂的目的。为了降低高温合金铸锭的宏观偏析，一般采用逐层精炼的工艺，即一层精炼完毕并冷却后，对富夹杂表面层去除处理后持续精炼第二层，如此反复进行。

目前，电子束精炼无法实现大尺寸、低偏析铸锭的连续熔炼，降低了高温合金的生产效率与得率，提高了生产成本。

发明内容

根据上述提出的技术问题，提供一种电子束精炼与冷源吸杂结合制备高纯镍基高温合金的方法制备低偏析高温合金铸锭。冷源吸杂的原理在于通过电子束精炼后的收弧过程将夹杂富集至铸锭的边缘，在收弧区即将凝固时使用冷源杆吸附富集于收弧区的夹杂。冷源吸杂技术可以有效去除电子束精炼后富集在表面区域的夹杂物，与电子束精炼相结合可以实现大尺寸、低偏析铸锭的连续熔炼，提高了高温合金的生产效率与得率，降低了生产成本。本发明采用的技术手段如下：

一种电子束精炼与冷源吸杂结合制备高纯镍基高温合金的方法，具有如下步骤：

S1、原材料的预处理

S11、所述原材料为棒状合金或片状合金；

S12、对所述原材料进行表面处理，去除表面氧化层；

S13、随后对所述原材料进行清洗：分别用去离子水与酒精冲洗所述原材料；

S14、清洗完毕后利用吹风机冷风将所述原材料吹干，待电子束精炼时使用；

S2、电子束精炼及冷源吸杂

S21、对电子束精炼用水冷铜坩埚进行打磨与酒精擦拭，以保证水冷铜坩埚清洁无污染；

S22、将预处理后的所述原材料安装于电子束熔炼炉水平送料机构上，通过调节水平送料机构，使得所述原材料的进料端位于水冷铜坩埚上方；

S23、清理电子束熔炼炉的炉体及炉壁污染物，确认清洁后关闭炉门；

S24、打开电子束熔炼炉，将炉体与枪体抽至目标真空状态：炉体的真空度要求为小于5×10^-2Pa，枪体的真空度要求为小于5×10^-3Pa；

达到目标真空度后启动左右两侧电子枪，使其束流为120mA，预热12分钟；

S25、预热完毕后将电子枪束流调至0，启动高压，待高压稳定后缓慢增加左侧电子枪束流至500mA，电子束束斑半径调至5mm×5mm，保持左侧电子枪参数不变，调节扫描路径熔化所述原材料，待所述原材料开始熔化后启动水平送料机构，调节档位至慢速档，使其送料速度为20mm/min；