[发明专利]不含铝钛的镍基高温合金的纯净化冶炼工艺

说明书

本发明涉及镍基高温合金的冶炼工艺，具体涉及一种不含铝钛的镍基高温合金的纯净化冶炼工艺。包括以下步骤：(1)放料；(2)熔化期；(3)精炼前期；(4)精炼期；(5)降温处理；(6)微合金化期；(7)降温处理；(8)微合金化期；(9)降温处理；(10)浇注。本发明采用真空感应熔炼过程中，金属原材料熔化前，通过快速提温，加速原材料熔化后控制钢液的升温速率和精炼降温速率。同时，控制升温速率有利于金属熔液中氧氮含量的快速扩散；降低降温速率，有利于氧氮气体进一步扩散降低。在金属熔液中氧氮含量降低至较低水平下，利用稀土元素和镁脱氧、氮的情况下，进一步降低钢液中氧氮含量的作用。

技术领域

本发明涉及镍基高温合金的冶炼工艺，具体涉及一种不含铝钛的镍基高温合金的纯净化冶炼工艺。

背景技术

随着航空、航天和燃气轮机事业的快速发展，对高品质的高温合金的需求越来越多，而高品质的高温合金材料对氧、氮气体含量要求严格。制备高品质的高温合金的原材料主要是纯金属，由于现有生产工艺的限制和不足，导致原材料中含有大量的氧、氮元素，特别是金属铬中氧含量高达300-500ppm，氮含量高达100-150ppm。如何通过熔炼工艺降低合金中的氧氮含量成为研究的热点。目前针对含有铝钛的高温合金材料，主要是利用多次铝钛脱气进行高温脱氧氮，氧氮含量能够达到较好的去除水平。

中国专利CN 201610191941.7公开了一种镍基高温合金的真空熔炼工艺，通过多次加铝钛和冷冻金属液的方式去除合金中的氧氮。中国专利CN 201610191801.X公开了一种含有铝钛硼锆的镍基合金冶炼工艺，通过加铝钛硼锆去除合金中的氧氮。上述熔炼工艺主要是针对含有铝钛的高温合金。我国高温合金种类繁多，还存在一批不含铝钛的高温合金材料，此类合金含有大量钨、钼、金属铬和铁，熔炼过程中含有大量的氧氮，但是无法采用多次加铝钛的技术去除氧氮。

某镍基高温合金材料含有20.50-23.00％的金属铬，8.00-10.00％的金属钼和17.00-20.00％的金属铁，但是不含脱氧剂铝和钛。该合金熔炼过程中，采用多次加碳技术、高温精炼、陶瓷过滤等技术，对去除合金材料中的氧氮效果不明显。检测结果表明：合金中氧含量高达30～40ppm，氮含量高达20～30ppm，严重影响了合金的使用性能。

如何提高不含铝钛的镍基高温合金的熔炼工艺，降低其氧氮含量一直国内研究的热点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种不含铝钛的镍基高温合金的纯净化冶炼工艺，在不添加铝钛的前提下，能够有效降低合金中的氧、氮气体含量。

本发明所述的不含铝钛的镍基高温合金的纯净化冶炼工艺，包括以下步骤：

(1)放料：

将占镍基高温合金总含碳量的1/2石墨加入到真空炉坩埚内，置于坩埚最底部，再将1/2金属铬、1/2金属铁、纯钼、纯钨、1/2金属铬、1/2金属铁、电解钴和电解镍依次放入坩埚内，然后合炉盖，抽真空至真空度＜1Pa；

(2)熔化期：

控制升温速率25～30℃/min，使金属材料熔化，并将金属熔液温度升至1400～1450℃；

(3)精炼前期：

控制升温速率20～25℃/min，将金属熔液升温至1600～1650℃，然后向坩埚内加入占镍基高温合金总含碳量1/2的石墨，进入精炼期；

(4)精炼期：

控制精炼温度在1600～1650℃，精炼时间为10～20min；

(5)降温处理：

控制降温速率3～5℃/min，降温至1400～1450℃；

(6)微合金化期：