[发明专利]高温特种材料母合金生产工艺

说明书

本发明公开了一种高温特种材料母合金生产工艺，包括如下步骤：第一步、氧化铝坩埚喷涂处理；第二步、原料预处理；第三步、将第二步称取、处理好的各金属原料，按照顺序先后放入第一步处理过的坩埚中，进行真空熔炼得到高温合金铸锭；第四步、将步骤三制备的高温合金铸锭去除氧化皮、冒口后；第五步、放入真空磁悬浮熔炼炉的铜坩埚中熔炼得到高温特种材料母合金。本发明通过在氧化铝坩埚内进行喷涂处理，形成一层六铝酸钙高熔点隔离层，能够显著提高坩埚的抗侵蚀性能，提高母合金熔炼过程的纯度，提高母合金的质量；整个生产工艺过程简单，设计合理且实现简便，易于操作控制，不污染合金熔体，不需要昂贵的设备，适宜于工业化生产。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体地，涉及一种高温特种材料母合金生产工艺。

背景技术

母合金作为一种半成品，是金属工业中重要的原材料。将各元素按照一定工艺的熔化与重新组合，将不同的元素合金化与成分的调节并进行浇注和凝固从而达到所需要的合金性能的目的，这些性能包括耐高温性、抗拉伸性等等。

母合金就是杂质元素与硅的合金，常用的母合金有硅磷和硅硼两种，杂质浓度是10的-2次方和10的-3次方。采用母合金作为掺杂剂能使掺杂量容易控制、更准确，并且母合金掺杂的目的是用来改变硅熔体中施主杂质(如磷)或受主杂质(如硼)的杂质浓度，使其生长出的单晶电阻率达到规定的要求。实际进行母合金生产时，需将硅料与杂质原料装入石英坩埚后，再经预热、熔化(也称熔料)、结晶、退火、冷却等步骤，既可以采用普通的真空熔炼炉进行加工，也可以采用多晶硅铸锭炉进行加工。

在现代社会，母合金被广泛使用，是船舶、舰艇的柴油发动机涡轮增压热端部件中不可替代的关键材料。但是对现有母合金要求越来越高，要求纯净度高，对固体、气体等杂志要求更低，尤其氢的高低在材料使用中，对疲劳产生的裂纹起着决定的作用。从而并不能去充分满足船舶、舰艇的柴油发动机涡轮增压对耐高温、抗拉伸、持久等性能越来越大的需求，效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温特种材料母合金生产工艺，通过在氧化铝坩埚内进行喷涂处理，形成一层六铝酸钙高熔点隔离层，能够显著提高坩埚的抗侵蚀性能，提高母合金熔炼过程的纯度，提高母合金的质量；整个生产工艺过程简单，设计合理且实现简便，易于操作控制，不污染合金熔体，不需要昂贵的设备，适宜于工业化生产，按照本发明工艺制备的高温母合金具有表面光滑、纯度高的优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

高温特种材料母合金生产工艺，包括如下步骤：

第一步、氧化铝坩埚喷涂处理：在氧化铝坩埚的内表面喷涂一层厚度为45-55μm的涂层；

第二步、原料预处理：按照如下重量份：镍40-50份、铬10-20份、铁3-6份、铌铁15-18份、钼铁4-6份、钛1-2份称取金属原料，将各金属原材料先后在质量分数为6％的盐酸水溶液、质量分数为5％的NaOH水溶液中浸泡30-40min，去除表面氧化物，将浸泡处理后的金属原料捞出，放入无水乙醇中，常温超声10-20min，再分别将各金属原料置于电炉烘干机中进行烘烤，烘烤温度为400-420℃，烘烤时间为150-180min，去除金属原料的水分；

第三步、将第二步称取、处理好的各金属原料，按照镍→铬→铌铁→钼→铁→钛的顺序先后放入第一步处理过的坩埚中，具体为，镍和铬放入坩埚的底部，铌铁放置于坩埚的底部和中部，钼和铁均放置于坩埚的中部和上部，钛放置于装入真空中频感应熔炼炉的小料斗内，进行真空熔炼得到高温合金铸锭；

第四步、将步骤三制备的高温合金铸锭去除氧化皮、冒口后，得到高温合金精料；

第五步、将步骤四制备的高温合金精料放入真空磁悬浮熔炼炉的铜坩埚中熔炼得到高温特种材料母合金。

进一步地，第一步的具体过程为：