[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

说明书

本发明提供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。本发明方法，包括如下步骤：S1、原材料的预处理；S2、电子束精炼；S3、合金层凝浇铸，得到精炼后的718合金。本发明耦合了电子束层凝浇铸技术和电磁搅拌技术，实现了镍基高温合金的高均质制备，电子束精炼技术与电磁搅拌技术相结合，缩短了镍基高温合金铸锭的生产周期，进一步提高了铸锭的纯净度及冶金质量，合金的制备得率由传统的60％提高至85％以上。

技术领域

本发明涉及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。

背景技术

镍基高温合金由于具有良好的高温强度、高温蠕变性能，优异的抗氧化腐蚀、高温疲劳性能，以及良好的长期组织稳定性在航空、航天、能源、化工等工业领域的应用越来越重要、广泛。

目前镍基高温合金的传统熔炼方式包括真空感应熔炼加电弧重熔、真空感应熔炼加电渣重熔等双联工艺，真空感应熔炼加电渣重熔加电弧重熔、真空感应熔炼加真空电弧重熔加电渣重熔等三联工艺，等离子重熔、粉末冶金、电子束快速成型、激光熔覆成型等技术。多联工艺、粉末冶金工艺、电子束快速成型以及激光熔覆工艺虽然可以提高合金的冶金质量，降低铸锭的偏析，但能耗较大，增加了合金制备成本。

电子束熔炼工艺是利用高能量的电子束流轰击材料的表面，是材料熔化的一种熔炼式，具有表面加热、能量密度高等特点，此外由于熔炼时使用水冷铜坩埚，避免了坩埚对合金的污染。该技术被广泛应用于高熔点难熔金属及其合金、太阳能级多晶硅、钛及钛合金的熔炼及提纯。电子束精炼时，通过调节熔炼的功率，电子束斑大小、电子束扫描路径等参数使合金熔体表面保持在较高的熔炼温度，在高温高真空环境下，合金中的杂质元素可以得到有效去除。熔体底部与水冷铜坩埚接触，较高的冷却速度可以降低合金的偏析。在熔炼末期通过降低电子束斑的大小以及熔炼功率可以使熔体中的夹杂物富集在合金的表面，熔体凝固冷却后通过打磨去除铸锭的表面层达到去除夹杂的目的。

本发明提出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，采用电子束层凝技术逐层浇铸，将合金元素的偏析控制在单层内，并且耦合电磁搅拌技术，进一步降低层内偏析，实现合金的高均质制备，从而达到制备高均质镍基高温合金的目的。

发明内容

根据上述提出的多联工艺、粉末冶金工艺、电子束快速成型以及激光熔覆工艺虽然可以提高合金的冶金质量，降低铸锭的偏析，但能耗较大，增加了合金制备成本的技术问题，而提供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。本发明主要采用电子束层凝技术逐层浇铸，将合金元素的偏析控制在单层内，并且耦合电磁搅拌技术，进一步降低层内偏析，实现合金的高均质制备，从而达到制备高均质镍基高温合金的目的。

本发明采用的技术手段如下：

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，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；