[发明专利]一种低碳铌钨合金铸锭的制备方法

说明书

本发明公开了低碳铌钨合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：将铌粉、钨粉、钼粉、超细氢化锆粉按比例置于混料器中混合均匀，将混合后的合金粉进行压制、真空烧结，制成低碳铌钨钼锆合金条；将低碳铌钨钼锆合金条堆叠后用铌丝进行固定，进行第一次真空电子束熔炼。本发明通过将超细氢化锆粉添加到合金粉末中并混合均匀，通过烧结作用进一步促进条中各合金元素的均匀分布，避免了锆条摆放数量、摆放位置不一致造成的铸锭成分的局部偏差。

技术领域

本发明涉及铸锭制备技术领域，具体涉及低碳铌钨合金铸锭的制备方法。

背景技术

随着航空航天技术的高速发展，高推重比发动机和超高音速飞行器的许多高温结构件都需承受1300℃以上高温且具有有效强度、抗氧化性及可加工性能。传统的铁基、镍基及钴基高温合金的使用温度已接近极限，而且这些合金的密度较大，难以满足进一步提高高温强度和结构减重的要求。铌钨合金密度低，熔点高，相比于镍基和钴基高温合金，在高于其使用温度极限几百度的条件下，仍能表现出优异的力学性能。低碳铌钨合金是铌钨钼锆合金的一种，其牌号为NbW5-2，碳含量要求不高于0.02wt.％，氧含量要求不高于0.023wt.％，W：4.5wt.％～5.5wt.％，Mo：1.5wt.％～2.5wt.％，Zr：1.4wt.％～2.2wt.％。

由于锆与铌、钨、钼之间的熔点差异及密度差异，电子束熔炼时锆在熔池中的分布极不均匀，造成低碳铌钨合金铸锭成分均匀性差，现有生产低碳铌钨合金铸锭工艺是采用真空电子束熔炼与真空自耗电弧熔炼相结合的方式进行铸锭熔炼，真空电子束熔炼能有效去除合金中的低熔点杂质元素及气体杂质元素，而真空自耗电弧熔炼中的电弧搅拌可以促进各合金成分的均匀分布。CN 103014386A公开了一种铌钨钼锆合金铸锭的制备方法，将铌钨钼金属条与纯锆板叠放后进行两次真空电子束熔炼，得到半成品铸锭后，将纯锆条紧密贴于半成品铸锭外表面后再进行两次真空自耗电弧熔炼，得到低碳铌钨钼锆合金铸锭。该方法使用了真空电子束熔炼炉、真空自耗电弧炉等专业设备，熔炼次数达到了四次，生产工艺繁琐，铸锭制备周期长，且锆条摆放数量、摆放位置不一致也会造成铸锭成分的局部偏差，铸锭品质难以长期稳定一致。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供低碳铌钨合金铸锭的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了低碳铌钨合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铌粉、钨粉、钼粉、超细氢化锆粉按比例置于混料器中混合均匀，将混合后的合金粉进行压制、真空烧结，制成低碳铌钨钼锆合金条；

(2)将低碳铌钨钼锆合金条堆叠后用铌丝进行固定，进行第一次真空电子束熔炼；

(3)将低碳铌钨合金一次锭锯除底锭后直接进行第二次真空电子束熔炼，制得低碳铌钨合金二次锭；

(4)将低碳铌钨合金二次锭锯除底锭后直接进行第三次真空电子束熔炼，制得低碳铌钨合金铸锭。

优选地，所述钨粉纯度≥99.8％，-325目，配比4.8wt％～5.3wt％，钼粉纯度≥99.8％，-325目，配比1.9wt％～2.3wt％，超细氢化锆粉纯度≥99.5％，平均粒度1～3μm，配比4.0wt％～4.5wt％，剩余为铌粉纯度≥99.8％，-325目。

优选地，所述合金粉中还加入钼粉总量2-5％的改性石墨烯。

优选地，所述改性石墨烯的改性方法为：

S01：将石墨烯先置于球磨机中球磨处理，球磨结束；

S02：先于5-10倍的盐酸溶液中搅拌均匀，再水洗、干燥；

S03：按照重量比1:5加入到壳聚糖溶液中，随后加入石墨烯总量2-5％的烷基磺酸钠，搅拌均匀，再水洗、干燥，得到石墨烯第一改性剂；