[发明专利]一种电磁搅拌耦合电子束层凝浇铸技术制备高均质镍基高温合金的方法

权利要求书

1.一种电磁搅拌耦合电子束层凝浇铸技术制备高均质镍基高温合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、原材料的预处理：

S11、所述原材料为棒状718合金；

S12、将所述棒状718合金切割为Φ100mm×8mm的圆柱，使用砂轮机将切割后的718合金进行打磨干净，去除表面的污渍及氧化皮；

S13、将打磨后的718合金进行清洗：分别用去离子水和酒精清洗并使用超声波清洗机将所述打磨后的718合金清洗干净；

S14、清洗完毕后，使用吹风机将所述718合金吹干，待电子束熔炼使用；

S2、电子束精炼：

S21、对电子束熔炼炉炉体内进行清理干净：使用2000#砂纸将电子束精炼用水冷铜坩埚表面打磨光滑，使用沾有酒精的棉布擦拭水冷铜坩埚，以保证水冷铜坩埚清洁无污染；

S22、将预处理后的718合金放置在水冷铜坩埚Ⅰ正中间，清理电子束熔炼炉炉体内部，确认清洁后关闭炉门；

S23、对电子束熔炼炉熔炼室和电子枪室进行抽真空，达到目标真空度；

S24、真空度达到要求后，对电子枪灯丝进行预热；电子枪预热完毕后，对水冷铜坩埚Ⅰ中的718合金进行电子束熔炼；

S25、待水冷铜坩埚Ⅰ中718合金熔化后再精炼10min，确保718合金完全熔化；

S3、合金层凝浇铸：

S31、待水冷铜坩埚Ⅰ中718合金完全熔化后，利用电磁搅拌进行逐层浇铸；

S32、重复步骤S31中的浇铸步骤，直到水冷铜坩埚Ⅰ中熔体全部浇铸完毕，将水冷铜坩埚Ⅰ恢复至原位置，关闭电子枪高压电源，降低束流至0mA后关闭电子枪；

S33、电子束熔炼炉冷却40min后，分两次通入氩气继续对炉体进行冷却，炉体完全冷却后去除精炼后的718合金。

2.根据权利要求1所述的电磁搅拌耦合电子束层凝浇铸技术制备高均质镍基高温合金的方法，其特征在于，所述步骤S23的具体步骤如下：

打开冷却水、空压机、电子束熔炼设备电源开关，对电子束熔炼炉熔炼室和电子枪室抽真空，熔炼室的真空度要求为小于5×10^-2Pa，电子枪室的真空度要求为小于5×10^-3Pa。

3.根据权利要求1所述的电磁搅拌耦合电子束层凝浇铸技术制备高均质镍基高温合金的方法，其特征在于，所述步骤S24的具体步骤如下：

熔炼室和电子枪室真空度达到要求后开启电子枪，缓慢调节束流至120mA，预热12min；

两把电子枪预热完毕后将束流降至0，开启电子枪Ⅰ高压，待电压达到30kV并稳定1min后缓慢增加束流至400mA，扫面半径为10×10；保持熔炼功率不变，通过调节束斑扫描路径使718合金逐渐熔化。

4.根据权利要求1所述的电磁搅拌耦合电子束层凝浇铸技术制备高均质镍基高温合金的方法，其特征在于，步骤S31的具体步骤如下：

待水冷铜坩埚Ⅰ中718合金完全熔化后进行逐层浇铸：先打开电磁搅拌器电源，再启动坩埚倾倒装置，将水冷铜坩埚Ⅰ中的五分之一熔体浇铸到水冷铜坩埚Ⅱ中，浇铸到水冷铜坩埚Ⅱ中的熔体会在电磁搅拌的作用下逐渐凝固，此时打开电子枪Ⅱ高压，待电压达到30kV并稳定1min后缓慢增加束流至400mA，扫面半径为10×10；保持熔炼功率不变，待水冷铜坩埚Ⅱ中合金完全熔化后保持熔炼1min；为防止突然冷却铸锭开裂，以一定的速率逐渐降低熔炼功率使合金由下至上逐渐凝固，最后熔炼功率降低至0。

5.根据权利要求4所述的电磁搅拌耦合电子束层凝浇铸技术制备高均质镍基高温合金的方法，其特征在于，电磁搅拌频率为10Hz，水冷铜坩埚Ⅱ一半高度处中心磁场强度为0.05T。

6.根据权利要求1所述的电磁搅拌耦合电子束层凝浇铸技术制备高均质镍基高温合金的方法，其特征在于，所述棒状718合金的直径为20-50mm。