[发明专利]镍基铸造高温合金的真空冶炼工艺

说明书

本发明涉及合金冶炼工艺，具体涉及一种镍基铸造高温合金的真空冶炼工艺。所述的冶炼工艺，是将占镍基铸造高温合金总含碳质量1/3的石墨加入到真空炉坩埚内，置于坩埚最底部，再加入镍基铸造高温合金所有元素冶炼至全部熔化形成金属熔液；温度升至1570～1590℃，向坩埚内加入1/3的石墨，精炼；温度升至1550～1570℃，加入剩余的石墨进行精炼；降温，温度降至1360～1380℃；加入金属钙脱氧；降温，温度降至1360～1380℃；升温，温度升至1450～1470℃时，进行浇注。本发明达到了纯净合金熔液，减少合金元素的偏析，提高合金力学性能、高温使用性能和使用寿命的目的。

技术领域

本发明涉及合金冶炼工艺，具体涉及一种镍基铸造高温合金的真空冶炼工艺。

背景技术

高温合金材料一般含有大量的钴、镍、铬等贵重金属元素，通过冶炼净化技术可降低原材料中的金属夹杂物数量，提高合金的力学性能，生产出符合新型战斗机、大型舰船所需的合格零部件。

高温合金真空冶炼的技术难点在于，严格控制合金中的气体含量(氧，氮，氢)，降低合金中的有害杂质含量，减少合金元素的偏析，提高合金熔液的纯净度，从而达到提高合金的使用性能和寿命。然而，真空冶炼过程是一个十分复杂的热加工工艺过程，任何一个工艺步骤的设计都会对合金的气体含量，杂质含量以及合金的性能有重要影响。

合金中的O，N，S在合金溶液中会形成非金属夹杂物，如(Al₂O₃)，(Ti，Ta)C/N，(Ti，Ta)S。合金中非金属夹杂物的多少和形态都会对合金综合性能有重大影响。此外合金熔液的纯净度是衡量母合金锭质量和制造水平的重要指标。真空冶炼中是以碳为主要脱氧元素，由于碳的分解反应而达到将金属溶液的氧脱除，从而达到减少合金中的气体含量，纯净金属溶液提高合金质量的目的。随着碳脱氧反应的进行，一氧化碳气体的溢出，将合金中的氢、氮有害气体带出。氧含量越低，金属熔液更易蒸发，合金中的低熔点有害杂质元素也易于排除。

因而，脱氧是真空冶炼过程的一个关键步骤，脱氧效果直接决定了合金中的有害杂质含量，决定着能否提高合金的使用性能和寿命。

专利CN 105624473 A中公开了一种高温合金的真空冶炼工艺，通过两步碳脱氧、金属钙脱氧、冷冻金属溶液的方式脱除合金液中的有害气体，进而降低合金中有害杂质的含量，制备的合金在中低温下具有良好的综合性能，因此被广泛用于制造航空航天涡轮盘和叶片等高温合金结构件。但是随着航空发动机，特别是燃气轮机部件飞速发展对合金提出更高的要求，目前，国内高温合金材料生产的精密铸件合格率较低，因此不断改进合金的冶炼和净化技术，才能不断的满足现代战机和舰船的需要，所以合金的冶炼工艺和合金化的处理技术显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种有害气体脱除效果好、提高合金熔液的纯净度，减少合金元素的偏析，提高合金力学性能、高温使用性能和使用寿命的镍基铸造高温合金的真空冶炼工艺。

本发明所述的镍基铸造高温合金的真空冶炼工艺，包括以下步骤：

(1)第一步碳脱氧：

将占镍基铸造高温合金总含碳质量1/3的石墨加入到真空炉坩埚内，置于坩埚最底部，再加入镍基铸造高温合金所有元素冶炼至全部熔化形成金属熔液；

(2)第二步碳脱氧：

温度升至1570～1590℃，向坩埚内加入1/3的石墨，精炼；

(3)第三步碳脱氧：

控制温度1550～1570℃，加入剩余的石墨进行精炼；

(4)降温脱气：

降温，温度降至1360～1380℃；

(5)金属钙脱氧：