[发明专利]一种铸造高温母合金及其生产方法

说明书

本发明公开了一种铸造高温母合金，该合金的组分及重量百分数为：C：0.13～0.22％；Cr：8.5～9.5％；Co：14～16％；Mo：2.5～3.5％；Al：4.8～5.7％；Ti：4.5～5.0％；V：0.6～0.9％；B：0.012～0.022％；Zr：0.05～0.09％；Fe：≤1.0％；P≤0.020％；S≤0.010％；Mn≤0.50％；Si≤0.50％；Cu≤0.20％；Pb≤0.0005％；Bi≤0.00005％；As≤0.001％；Sn≤0.001％；Sb≤0.001％；余量为镍及不可避免的杂质。本发明通过设备状态、原材料挑选准备以及冶炼各工步的严格控制，使铸造高温母合金气体含量或痕量元素控制在极低的水平。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种铸造高温母合金及其生产方法。

背景技术

镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金，使用温度在950℃以下。合金中的铝和钛元素含量很高，形成的时效强化相ω（γ’）约占合金的65%~70%。合金的强度高、塑性好，并具有密度低（7.8g/cm³）、比强度高的特点。主要产品有涡轮叶片、导向叶片、涡轮增压器转子叶轮等精密铸件。

在实际应用中，铸造高温母合金，浇铸叶片会存在夹杂物而导致叶片寿命缩短或者叶片断裂，而原因通常为母合金中气体含量或痕量元素偏高，没有做到超纯净。

如何有效的控制铸造高温母合金纯净度是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种铸造高温母合金及其生产方法，通过设备状态、原材料挑选准备以及冶炼各工步的严格控制，使铸造高温母合金气体含量或痕量元素控制在极低的水平。

本发明采取的具体技术方案是：

一种铸造高温母合金，该合金的组分及重量百分数为：C：0.13～0.22％；Cr：8.5～9.5％；Co：14～16％；Mo：2.5～3.5％；Al：4.8～5.7％；Ti：4.5～5.0％；V：0.6～0.9％；B：0.012～0.022％；Zr：0.05～0.09％；Fe：≤1.0％；P≤0.020％；S≤0.010％；Mn≤0.50％；Si≤0.50％；Cu≤0.20％；Pb≤0.0005％；Bi≤0.00005％；As≤0.001％；Sn≤0.001％；Sb≤0.001％；余量为镍及不可避免的杂质。

优选地，上述合金中，所述杂质，单种杂质含量不超过0.05%。

优选地，上述合金中，氧、氮、硫含量均≤8ppm。

相应地，本发明还提供了上述铸造高温母合金的生产方法，包括：

a、设备准备：真空炉熔炼室的真空度小于1.0Pa，30min内真空炉的冷态漏气率≤0.13Pa/min；

b、工装辅助材料装备：锭模内外表面应无水渍、油垢，使用前用钢丝刷将灰尘、粘附物等清理干净；浇注使用的浇注材料、过滤网在使用前应去除表面和内腔的毛刺，并用压缩空气吹净；将浇注系统、过滤网、保温帽及锭模组合好后加热到一定温度350~450℃，保温≥2小时后,装炉使用；

c、原材料准备：称取原料，根据各组分的重量百分数进行配料，易被氧化原材料进行除锈处理，镍板等在装炉前用乙醇进行清洗，铝锭用烧碱进行清洗，以去除表面油污；

d、装料：将除Al、Ti、B、Fe、Zr以外的原料按照原材料的熔点进行优化装料，易熔化的元素材料放在中下部，难熔金属放在中上部；

e、低功率通电：开始用小功率送电，缓慢加热，以去除炉料的吸附气体，而后逐渐升高功率分段提温，以保证熔化期有较高的真空度，有利于气体与有害杂质的充分排除；