[发明专利]一种电子束精炼高温合金过程中成分控制的方法

权利要求书

1.一种电子束精炼高温合金过程中成分控制的方法，其特征在于，通过计算三元以上多元高温合金中各组成元素在不同电子束精炼参数下的挥发规律设计合理的补料工艺，将合金成分精确控制在标准范围内；

包括如下步骤：

S1、高温合金原料的预处理：

检测高温合金原料的成分，将高温合金原料进行切割，之后进行打磨、清洗、烘干、称重，备用；

S2、高温合金原料中元素活度系数及活度的测定：

对电子束熔炼炉以及水冷铜坩埚进行清理；利用电子束熔炼炉对预处理后的高温合金原料进行电子束精炼，得到高温合金铸锭，进行称重；根据电子束精炼前后高温合金的质量及成分，计算各元素的挥发速率，得到各组元的蒸气压，之后计算各元素标准态的饱和蒸气压，得到高温合金中各组元的活度及活度系数；

S3、补料工艺及电子束精炼实验：

根据高温合金中元素的活度及活度系数、纯元素的饱和蒸气压，计算各元素的挥发速率；根据原料熔化后熔池的面积、电子束精炼时间计算各元素的挥发损失量，得到电子束精炼后高温合金铸锭的成分，将高温合金中元素含量与其标准成分对比，获得偏离标准成分的合金元素信息，进行补料；调整各元素补料质量，直至电子束精炼后每种元素均在标准范围内；开展电子束精炼实验，对电子束熔炼炉以及水冷铜坩埚进行清理；将需要补充添加的元素放置在水冷铜坩埚的底部，将高温合金原料放置在需要补充添加元素的上方，利用电子束熔炼炉对高温合金原料及补充添加的元素进行电子束精炼，得到补料后的高温合金铸锭；

所述步骤S2的具体步骤如下：

S21、对电子束熔炼炉的水冷铜坩埚进行清理：打磨、酒精擦拭、烘干，以保证水冷铜坩埚清洁无污染；

S22、清理电子束熔炼炉炉体及炉壁污染物，避免精炼过程中外来杂质的引入；

S23、称取一定质量的预处理后的高温合金原料，之后，将其放置在水冷铜坩埚中，确定原料准备就绪且炉体清洁后关闭炉门；

S24、对电子束熔炼炉和电子枪枪体进行真空预抽，达到目标真空度；

S25、达到目标真空度后，对电子枪灯丝进行预热；电子枪灯丝预热完毕后，将水冷铜坩埚中的高温合金原料进行熔化；

S26、待高温合金原料完全熔化后，开始进行电子束精炼过程；电子束精炼过程结束后，得到高温合金铸锭，进行称重；

S27、采用XRF荧光光谱仪检测电子束精炼后的高温合金铸锭的成分，根据电子束精炼前后高温合金的质量及成分，计算各元素的挥发速率；

S28、根据元素的挥发速率，由真空精炼的元素挥发速率方程计算得到各组元的蒸气压；

S29、选取高温合金各组元纯元素作为其活度计算的标准态，根据Clausius-Clapeyron方程及热力学手册中的相关参数，计算高温合金中各元素标准态的饱和蒸气压；

S210、由蒸气压法测得高温合金中各组元的活度及活度系数；

所述步骤S3的具体步骤如下：

S31、根据高温合金中元素的活度及活度系数、纯元素的饱和蒸气压，由真空精炼的元素挥发速率方程计算一定电子束精炼参数下各元素的挥发速率；

S32、根据各元素的挥发速率、原料熔化后熔池的面积、电子束精炼时间计算精炼工艺下各元素的挥发损失量，并根据各元素的挥发损失量计算电子束精炼后合金铸锭的成分；

S33、将计算得到的电子束精炼后合金铸锭的成分与合金的标准成分进行对比，获得偏离标准成分的合金元素信息；

S34、当合金中某元素含量低于其标准成分时，拟针对该元素进行补料，当合金中某元素含量高于标准成分时，拟通过补加合金中基体元素以达到精炼后该元素含量降低的效果；

S35、根据各元素的挥发速率、原料中各元素的质量、精炼过程中各元素的挥发损失量以及补充添加的元素的质量，计算电子束精炼后合金铸锭的成分，并根据计算结果调整各元素补料质量，直至电子束精炼后每种元素均在标准范围内；

S36、开展电子束精炼实验，对电子束精炼用水冷铜坩埚进行清理：打磨、酒精擦拭、烘干，以保证精炼水冷铜坩埚清洁无污染；

S37、清理电子束熔炼炉炉体及炉壁污染物，避免精炼过程中外来杂质的引入；

S38、将需要补充添加的元素放置于水冷铜坩埚的底部，将高温合金原料放置在需要补充添加元素的上方，确定原料准备就绪且炉体清洁后关闭炉门；

S39、对电子束熔炼炉和电子枪枪体进行真空预抽，达到目标真空度；达到目标真空度后，对电子枪灯丝进行预热；电子枪灯丝预热完毕后，对高温合金进行电子束精炼；

S310、待电子束精炼结束后，得到高温合金铸锭。