[发明专利]一种电子束精炼细化高温合金中碳化物的方法

权利要求书

1.一种电子束精炼细化高温合金中碳化物的方法，其特征在于，利用电子束精炼过程中的高真空、大过热环境实现合金熔体中杂质的充分去除，通过电子束精炼高温合金过程中对合金熔体进行充分过热处理，并对合金熔体进行快速凝固，在充分去除挥发性杂质及合金内部夹杂物的基础上，有效抑制合金元素的偏析以及碳化物的形核及生长，达到细化高温合金中碳化物的目的；

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Inconel 718合金；

S12、将所述原材料加工至合适尺寸，以能够放入精炼用水冷铜坩埚为准；

S13、对加工后的所述原材料进行打磨，去除表面氧化层和加工痕迹；

S14、将打磨后的所述原材料进行清洗、烘干，备用；

S2、电子束精炼高温合金铸锭：

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、将预处理后的所述原材料放置在水冷铜坩埚中，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、打开电子束精炼设备，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两个电子枪，将电子枪束流调整至一定值后开始对设备进行预热；

S25、预热完毕后，以环形扫描的方式匀速移动电子束光斑，对所述原材料进行熔炼；

S26、继续熔炼所述原材料，蒸发和去除杂质；

S27、熔炼完毕后，对熔炼所得熔体进行过热处理，使合金中的碳化物以及有序原子基团充分溶解；

S28、熔体过热处理后，快速凝固熔体，以减少Nb元素的偏析及碳化物的析出与生长；

S29、关闭电子束熔炼系统，首先关闭电子枪高压，增加电子束束流至一定值使系统的高压值降为0，随后关闭电子枪，使得铸锭在真空环境下充分冷却；

S210、待炉体与枪体以及电子束精炼的铸锭充分冷却后，取出Inconel 718合金铸锭，得到碳化物细小弥散分布的Inconel 718高温合金铸锭；

所述步骤S27的具体步骤如下：

熔炼完毕后快速增加束流大小至800mA，并将束斑位置保持在铸锭中心处，进行过热处理，使得熔体充分过热，过热时间为20 min，使得合金中的碳化物以及有序原子基团充分溶解，促进合金的成分和结构均匀分布；

所述步骤S28的具体步骤如下：

熔体过热处理后，迅速将束流大小减小至0 mA，使得熔体进行快速凝固，以减少Nb元素的偏析及碳化物的析出与生长；凝固后碳化物的平均尺寸小于5 μm，且均匀弥散分布。

2.根据权利要求1所述的电子束精炼细化高温合金中碳化物的方法，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所述原材料进行超声清洗，其中，分别用去离子水及超声清洗三次，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所述的电子束精炼细化高温合金中碳化物的方法，其特征在于，所述步骤S25的具体步骤如下：

预热完毕后将电子枪束流调至0 mA，将电子束束流半径参数调整至25 mm，之后启动高压，待高压到达30 kV并开始增加束流；

待原材料表面发现电子束光斑后在增加束流的同时，以环形扫描的方式匀速移动光斑，使原材料表面受热均匀。

4.根据权利要求1所述的电子束精炼细化高温合金中碳化物的方法，其特征在于，所述步骤S26的具体步骤如下：

增加束流的大小至500mA，并在该参数下继续熔化原材料，当原材料完全熔化后开始计时，继续熔炼Inconel 718合金10 min，充分促进杂质的蒸发与去除。