[发明专利]一种高温合金母合金及其加工工艺

说明书

本发明公开了一种高温合金母合金，以元素成分质量百分含量计，Cr：20‑21％，Fe：0.4‑0.6％，Al：0.5‑6％，Ti：0.5‑6％，Mn：0.02‑0.06％，Zr：0.3‑0.6％，W：1‑5％，Mo：2‑5％，Nb：3‑7％，C：0.02‑0.05％，B：0.02‑0.05％，稀土：0.3‑0.7％，余量为Ni和微量杂质；本发明还公开了该高温合金母合金的加工工艺，包括原材料处理、真空熔炼、脱氧脱硫、浇注成型，本发明选用热稳定性较好、纯度高的氧化铝或者氧化镁坩埚，利用真空感应熔炼方法，利用不同频率的电磁搅拌技术，明显改善熔体中元素偏析现象，显著改善合金的均匀性。

技术领域

本发明属于高温合金制备技术领域，具体的，涉及一种高温合金母合金及其加工工艺。

背景技术

随着航空发动机和燃机轮机工业的不断发展，高温合金的使用量越来越多，要求不断提高涡轮前的进气温度，以增大推力、提高效率、降低油耗，这就对高温合金及其工艺提出了更高的要求。由于高温合金化学成分和制造工艺的特殊性，高温合金的组织中经常存在原始颗粒边界、热诱导孔洞和夹杂物等缺陷。这些缺陷显著降低高温合金件的力学性能和加工性能，影响发动机的安全性和可靠性，严重束缚了高温合金的发展和应用。而这些缺陷都与高温冶金的非金属夹杂物(氧化物、氮化物)和气体元素(O、N)有直接关系。

现有的高温合金母合金生产大部分采用熔化后重新凝固的方式，但是凝固时高熔点的元素会导致母合金内部偏析，使得合金质量不佳，现有的母合金为了便于控制元素含量使用粉状的原料，粉状的原料与氧气接触面积大，粉状的原料上均有氧化膜，使得烧结时间较长，而且含氧量高，不方便人们精确控制，不满足人们的要求，为此，制备出夹杂物和气体含量低的高温母合金是目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温合金母合金及其加工工艺。

本发明需要解决的技术问题为：

现有技术中，高温合金过程中氧、氮与其他合金元素形成的氧化物和氮化物夹杂，会成为裂纹萌生原和快速扩展通道，严重降低合金的持久、蠕变和疲劳等核心力学性能，而高温合金中硫含量的升高急剧降低合金的可焊接性，同时损害合金的高温抗氧化、抗腐蚀性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高温合金母合金，以元素成分质量百分含量计，Cr：20-21％，Fe：0.4-0.6％，Al：0.5-6％，Ti：0.5-6％，Mn：0.02-0.06％，Zr：0.3-0.6％，W：1-5％，Mo：2-5％，Nb：3-7％，C：0.02-0.05％，B：0.02-0.05％，稀土：0.3-0.7％，余量为Ni和微量杂质；

所述的稀土中，按质量百分比包括以下组分：Eu：5-5.5％，Pr：12-15％，Y：3.5-5.5％，Tm：2-4％，Ac：6-10％，Nd：5.5-6.5％，Sm：10-13％，Ce：15-18％，Lu：10-15％，余量为La；

该高温合金母合金的加工工艺具体步骤如下：

第一步、原材料处理，将Ni、Cr、Fe、Al、Ti、Mn、W、Mo、Nb、Zr和稀土在混酸溶液中进行预处理，所述混酸溶液为体积浓度8％盐酸水溶液和体积浓度5％的乙酸水溶液按照体积比1：1-3混合而成，预处理时间为30-50min，然后将预处理后的原材料放入无水乙醇中进行超声处理，处理时间20-40min，超声处理后的原材料放入真空冷冻干燥机内，设置真空度为10-15Pa，先在-20℃下预冻1-2h，然后在-45℃下进行冻结，再于-5℃下进行水分升华，待含水率低于0.5％，升华结束，得到纯化原材料；