[发明专利]一种梯度氧含量镍基高温合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种合金的制备方法，尤其涉及一种具有梯度氧含量的镍基高温合金的制备方法，属于合金熔炼技术领域。本发明采用真空感应熔炼母合金，选择特殊的氧化物，在惰性气氛下加入氧化物释放出溶解氧的方法。本发明工艺简单，可以制备出氮含量基本恒定、氧含量梯度单调变化的高温合金材料。人为控制合金中的氧含量呈梯度分布，为研究氧含量对材料的影响提供实验依据。

技术领域

本发明涉及一种合金的制备方法，尤其涉及一种具有梯度氧含量的镍基高温合金的制备方法，属于合金熔炼技术领域。

背景技术

高温合金等复杂领域应用的特殊合金对气体元素氧(O)、氮(N) 含量的指标一般都严格要求，因此需要使用高纯原材料通过真空感应熔炼进行制备母合金材料。生产零件时，切取适量母合金再经过真空感应熔炼后浇注成铸件。从科学研究的角度来看，系统研究氧含量对材料的影响需要制备一种N含量和其他主元素稳定而氧含量呈梯度分布的合金材料。但是在真空感应熔炼过程中，O极容易与合金中的碳(C)等形成一氧化碳气体(CO)以及易挥发的氧化物从合金中脱除，N也随CO气泡一同脱除，一般O、N均同步降低，难以控制氧呈梯度分布。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的合金中的氧无法呈梯度分布的缺陷，提出一种具有梯度氧含量的镍基高温合金的制备方法，得到氮含量基本固定、氧含量梯度单调变化合金材料。

本发明通过以下技术方案解决技术问题：一种具有梯度氧含量的镍基高温合金的制备方法，包括以下步骤：

第一步、用真空感应熔炼技术制备母合金，采用红外法测试母合金中的O含量O_母(wt％),使母合金的氧含量低于设计梯度的最低值；

第二步、选择MxOy经化学式k_化学计算氧含量为(16×y/(16×y+m×x)),其中m为M元素的原子量,熔点低于精炼温度 1550℃的氧化物作为增氧剂；

第三步、根据模具熔炼，切取等重M_母(g)的同一炉母合金材料，数量为设计梯度间隔；

第四步、重熔材料，进行增氧剂烧损试验，加入氧化物的重量M _氧化物(g)，根据自合金实际氧含量O_子，不考虑母合金重熔的脱氧情况，确定该氧化物氧的收得率v_收得％，公式为

v_收得＝M_母·(O_子-O_母)/(M_氧化物·k_化学)·100％；

第五步、O含量目标设计值为O_设计(wt％),根据重熔合金料的重量M_母(g)，计算需要加入氧化物的重量M_氧化物(g)，根据氧含量收得率得到氧含量守恒的关系式为

O_设计·M_母＝M_氧化物·k_化学·v_收得+O_母·M_母；

M_氧化物＝M_母·(O_设计-O_母)/(k_化学·v_收得)；

第六步、称取M_氧化物(g)的氧化物，制成料包；

第七步、采用常规真空感应重熔工艺化清母合金原材料后，通入惰性气体，加入料包，待化清后直接浇注到铸模中，得到氮含量基本固定的氧梯度合金材料。