[发明专利]熔体过热与泡沫陶瓷过滤相结合去除高温合金中低密度夹杂物的方法

权利要求书

1.一种熔体过热与泡沫陶瓷过滤相结合去除高温合金中低密度夹杂物的方法，其特征在于，对高温合金熔体进行电子束过热处理实现熔体内部小尺寸夹杂物的溶解去除，通过泡沫陶瓷过滤的方法实现合金中大尺寸夹杂物的过滤，从而通过浇铸得到高纯度的高温合金棒材，实现合金中低密度夹杂物的全面去除，避免每次精炼完毕需要切除铸锭顶部夹杂物富集区，为高温合金的连续精炼创造条件；电子束过热溶解去除夹杂物的基本原理为在熔体内部局部超高温与大过热的环境下，熔体内部的小尺寸夹杂物会发生扩散溶解反应；泡沫陶瓷过滤的原理为合金熔体流经泡沫陶瓷的孔道时，大尺寸夹杂物会被孔道吸附，进而保留在陶瓷过滤器中；

包括如下步骤：

S1、高温合金原材料的预处理：

S11、所述原材料为块状FGH4096高温合金；

S12、将所述原材料进行线切割加工至合适尺寸，以能够放入精炼用水冷铜坩埚为准；

S13、对线切割后的所述原材料进行打磨，去除表面氧化层以及线切割痕迹；

S14、将打磨后的所述原材料进行清洗、烘干，备用；

S2、电子束熔体过热与泡沫陶瓷过滤去除高温合金中低密度夹杂物：

S21、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、将适量预处理后的所述原材料放置在熔炼用水冷铜坩埚中，确定原材料准备就绪且炉体清洁后关闭电子束熔炼炉炉门；

S24、开启电子束精炼设备，将电子束熔炼炉炉体与电子枪枪体抽至目标真空状态，达到目标真空度后启动左侧电子枪，并进行预热；

S25、预热完毕后，使用左侧电子枪均匀扫描对所述原材料进行熔化；

S26、当合金完全熔化后，对熔体进行过热处理；

S27、熔体过热处理后，通过倾转机构使熔炼用水冷铜坩埚中的过热高温合金熔体流入凝固用水冷铜坩埚中；

S28、关闭电子枪高压，增加束流至一定值，使得高压从30kV降低至0kV后关闭电子枪，并使铸锭在凝固用水冷铜坩埚中充分冷却；

S29、待电子束炉体、枪体以及合金锭完全冷却后取出铸锭，得到高纯的FGH4096高温合金铸锭。

2.根据权利要求1所述的熔体过热与泡沫陶瓷过滤相结合去除高温合金中低密度夹杂物的方法，其特征在于，所述步骤S14的具体步骤如下：

分别使用去离子水及酒精对打磨后的FGH4096合金原材料进行清洗，清洗完毕后将合金至于烘干箱中，在30℃下烘干待电子束精炼使用。

3.根据权利要求1所述的熔体过热与泡沫陶瓷过滤相结合去除高温合金中低密度夹杂物的方法，其特征在于，所述步骤S25的具体步骤如下：

预热完毕后将左侧电子枪束流调至0，启动高压，当高压达到30kV且稳定后增加左侧电子枪束流至500～600mA，以半径为10mm的电子束束斑均匀扫描FGH4096高温合金原材料直至合金完全熔化。

4.根据权利要求1所述的熔体过热与泡沫陶瓷过滤相结合去除高温合金中低密度夹杂物的方法，其特征在于，所述步骤S26的具体步骤如下：

当合金完全熔化后，对熔体进行过热处理，以去除其中的小尺寸夹杂物以及有序原子基团，具体步骤为：增加电子束束流大小至800mA，达到指定束流后将电子束束斑半径调节至25mm，且束斑位置固定在熔池中心处，在该条件下对合金进行熔体过热处理20min，使得其中的小尺寸夹杂得以充分溶解。

5.根据权利要求1所述的熔体过热与泡沫陶瓷过滤相结合去除高温合金中低密度夹杂物的方法，其特征在于，所述步骤S27的具体步骤如下：

熔体过热处理后，迅速将束流大小调节至0mA，同时开启倾转机构，使得熔炼用水冷铜坩埚中的过热高温合金熔体经过泡沫陶瓷过滤器流入凝固用水冷铜坩埚中。