專利名稱：：艦船增壓器葉片用合金及葉片加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及合金，另外還涉及該合金用于艦船增壓器葉片的加工方法。二、
背景技術(shù)：
-航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展與高溫合金的發(fā)展密不可分，高溫合金經(jīng)歷了變形高溫合金、普通鑄造高溫合金、定向凝固高溫合金和單晶高溫合金四個(gè)階段。我國從研制和生產(chǎn)變形高溫合金已近30年了，除了防止英、美、蘇變形高溫合金外，也研究了多種變形合金，形成了我國的體系。20世紀(jì)70年代末，由于合金化理論和熱處理工藝的突破，單晶合金進(jìn)入一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，相繼出現(xiàn)承溫能力分別提高30度的第一代、第二代、第三代單晶合金。第四代單晶合金是發(fā)達(dá)國家新材料的研究重點(diǎn)。高溫合金是航空工業(yè)的重要金屬材料，高溫合金的發(fā)展對(duì)航天、能源、石油化工、造船等工業(yè)的發(fā)展起到舉足輕重的作用。從目前看，超合金是發(fā)達(dá)國家新材料研究的重點(diǎn)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)用氣體渦輪零件的葉片和活閥經(jīng)常暴露在高溫環(huán)境中，為此，就采用了高溫環(huán)境中高溫性能優(yōu)異的定向凝固及單晶合金。眾所周知，由于y'相長時(shí)間暴露在高溫下，會(huì)產(chǎn)生粗大化，導(dǎo)致材料特性惡化?？墒顷P(guān)于己實(shí)用化的定向凝固合金和單晶超合金在高溫下長時(shí)間暴露產(chǎn)生y'相長大，進(jìn)行定量分析的實(shí)驗(yàn)非常少。三、
發(fā)明內(nèi)容.-本發(fā)明的目的是克服上述不足問題，提供一種艦船增壓器葉片用合金，配方合理，合金工作溫度高，適于定向凝固和單晶精鑄工藝；另外本發(fā)明還提供采用該合金作原料生產(chǎn)艦船增壓器葉片加工工藝，方法簡單，易操作，產(chǎn)品質(zhì)量佳。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是艦船增壓器葉片用合金，合金中添加有下述重量百分比的化學(xué)元素CCrCoMoWRe0.030.058918200.81.077.52.63.0AlTiTaRuCeCa5.56.00.51.0670.81.21040ppm<10ppm。所述艦船增壓器葉片加工工藝，具體步驟如下第一步熔煉合金按上述合金配方配制元素，用真空爐熔煉制合金；合金熔煉按照原材料檢驗(yàn)—清潔干燥—VIM精煉—成分分析—真空澆注進(jìn)行所述合金熔煉采用VIF-300B真空感應(yīng)爐進(jìn)行真空熔煉，真空度〈6.6xl0的2次分；壓升率1.2PA/H;最高溫度1750°C;中間包加熱溫度1600°C(上區(qū))，190CTC(下區(qū))；模具下降速度0.1-30mm;錫鍋加熱和冷卻系統(tǒng)調(diào)節(jié)正常；對(duì)DS和DD的定向凝固合金和單晶超合金進(jìn)行溫度剃度的設(shè)計(jì)，控制氣體元素含量，排除殘余和有害之素含量。所述單晶和定向凝固使用IM柑堝符合下述要求AL203》99.6%Ca0《0.1%Si02《0.1%Na20《0.06o/oFe203《0,02%K20《0.02%。第二步澆鑄將超合金溶液注入殼型首先超合金同水冷底板相遇，靠近底板的那一層超合金韌帶冷卻至結(jié)晶溫度以下而開始結(jié)晶，固相和液相界面上的熱流保持單一方向流出，結(jié)晶前沿區(qū)域內(nèi)維持正向溫度梯度；結(jié)晶長大形成柱晶，直至整個(gè)葉片。第三步后處理按常規(guī)工藝進(jìn)行清砂、切割、檢査及熱處理等后處理得到艦船增壓器葉片。所述第二步澆鑄單晶合金用提供模殼型殼型在1550°C-160CTC高溫下工作，殼型高強(qiáng)度薄壁厚，要求大于150CTC，強(qiáng)度大于3MPa，150CTC圓形自重變形小于2mm，殼型的壁厚3-6mm。所述殼型材質(zhì)以電熔剛玉為粉料，硅溶膠為粘接劑，加入鋁一硅系列化劑配成涂料，形成唯一的高溫穩(wěn)定莫萊石相，加入膨潤土為懸浮劑，在水中形成膠固，加入降粘劑，折散懸浮劑形成的卡片結(jié)構(gòu)，可較好的改變涂料性能，達(dá)到改善殼型壁厚均勻化4-6mm的目的。所述殼型也可以購買811A型陶瓷型加入A卜Si-Ca礦化劑或者811B型加入A卜Si-Mg型礦化劑。本發(fā)明超合金具有以下優(yōu)點(diǎn)1.通過加入La、Ce生成Ce-0-S化合物，阻礙確晶界擴(kuò)散，提高熔點(diǎn)60度。2.通過加入Ru，提高高溫蠕變溫度，避免或抑制有關(guān)相PCP相的產(chǎn)生。3.通過128t的均質(zhì)化的固溶處理，排除位錯(cuò)源、提高材料的均質(zhì)度，增加使用壽命數(shù)倍。4.通過定向凝固及單晶精密鑄造型工藝，可使該合金的使用壽命提高1倍。5.以鑄代鍛，大大縮短工藝流程，提高成才率，降低生產(chǎn)成本。6.超合金適用在艦船增壓器葉片上，尤其適應(yīng)劣質(zhì)燃?xì)夂秃Ｑ蟾g性條件下使用。本發(fā)明超合金主要用于艦船增壓器葉片上，艦船增壓器葉片的加工工藝與傳統(tǒng)工藝相比，具有顯著的特點(diǎn)1.通過定向凝固及單晶的精密鑄造型工藝，可使該合金的使用壽命提高一倍。2.以鑄代鍛大大縮短工藝流程，提高成才率，降低成本。3.采用的超合金增壓器葉片，尤其適應(yīng)劣質(zhì)燃油和海洋腐蝕性條件下使用。由于該合金能提高工作溫度，減少有害排放物，抗蠕變力增強(qiáng)、使用壽命增長、耐用性強(qiáng)，滿足當(dāng)代軍用及民用飛機(jī)燃?xì)鉁u輪引擎生產(chǎn)的內(nèi)在要求、所有陸上燃?xì)鉁u輪內(nèi)在要求、是許多海上燃?xì)鉁u輪的內(nèi)在要求。通過定向凝固及單晶精密鑄造型工藝，可以該合金的使用壽命提高l倍，而且以鑄代鍛，大大縮短工藝流程，提高成才率，降低生產(chǎn)成本，尤其適應(yīng)劣質(zhì)燃?xì)夂秃Ｑ蟾g性條件下使用，系國內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)國內(nèi)船用柴油機(jī)配套空白。四圖1為本發(fā)明葉片加工工藝流程圖。五具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。實(shí)施例l-4艦船增壓器葉片用合金，合金中添加有如下表所述重量百分比的化學(xué)元素<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例5所述艦船增壓器葉片加工工藝，具體步驟如下第一步配制合金分別采用上述實(shí)施例1-4制得的超合金，用真空爐熔煉制合金；合金熔煉按照原材料檢驗(yàn)—清潔干燥—VIM精煉—成分分析—真空澆注熔煉進(jìn)行合金熔煉采用VIF-300B真空感應(yīng)爐進(jìn)行真空熔煉，真空度<6.6x10的2次分；壓升率1.2PA/H;最高溫度1750°C;中間包加熱溫度1600°C(上區(qū))，190CTC(下區(qū))；模具下降速度0.1-30mm;錫鍋加熱和冷卻系統(tǒng)調(diào)節(jié)正常；對(duì)DS和DD的定向凝固合金和單晶超合金進(jìn)行溫度剃度的設(shè)計(jì)，控制氣體元素含量，排除殘余和有害之素含量。所述單晶和定向凝固使用IM坩堝符合下述要求AL203》99.6%Ca0《0.1%Si02《0.10/0Na20《0.06%Fe203《0.02%K20《0.02%。第二步澆鑄采用第一步制得的超合金為原料，超合金溶液注入殼型，首先超合金同水冷底板相遇，靠近底板的那一層超合金韌帶冷卻至結(jié)晶溫度以下而開始結(jié)晶，固相和液相界面上的熱流保持單一方向流出，結(jié)晶前沿區(qū)域內(nèi)維持正向溫度梯度；結(jié)晶長大形成柱晶，直至整個(gè)葉片。第三步后處理按常規(guī)工藝進(jìn)行清砂、切割、檢査及熱處理等后處理得到艦船增壓器葉片。第二步澆鑄將超合金溶液注入殼型首先超合金同水冷底板相遇，靠近底板的那一層超合金韌帶冷卻至結(jié)晶溫度以下而開始結(jié)晶，固相和液相界面上的熱流保持單一方向流出，結(jié)晶前沿區(qū)域內(nèi)維持正向溫度梯度；結(jié)晶長大形成柱晶，直至整個(gè)葉片。其中單晶合金用提供模殼型殼型在155(TC-160(TC高溫下工作，殼型高強(qiáng)度薄壁厚，要求大于150CTC，強(qiáng)度大于3MPa，150(TC圓形自重變形小于2mm，殼型的壁厚3-6mm。殼型材質(zhì)以電熔剛玉為粉料，硅溶膠為粘接劑，加入鋁一硅系列化劑配成涂料，形成唯一的高溫穩(wěn)定莫萊石相，加入膨潤土為懸浮劑，在水中形成膠固，加入降粘劑，折散懸浮劑形成的卡片結(jié)構(gòu)，可較好的改變涂料性能，達(dá)到改善殼型壁厚均勻化4-6mm的目的。殼型也可以購買811A型陶瓷型加入A卜Si-Ca礦化劑或者811B型加入A卜Si-Mg型礦化劑。第三步后處理按常規(guī)工藝進(jìn)行清砂、切割、檢査及熱處理等后處理得到艦船增壓器葉片。權(quán)利要求1、艦船增壓器葉片用合金，其特征是合金中添加有下述重量百分比的化學(xué)元素CCrCoMoWRe0.03～0.058～918～200.8～1.07～7.52.6～3.0AlTiTaRuCeCa5.5～6.00.5～1.01.8～1.210～40ppm＜10ppm。2、采用權(quán)利要求1所述艦船增壓器葉片用合金制葉片加工工藝，其特征是具體步驟如下第一步熔煉合金按上述合金配方配制元素，用真空爐熔煉制合金；合金熔煉按照原材料檢驗(yàn)—清潔干燥—VIM精煉—成分分析—真空澆注進(jìn)行；第二步澆鑄將超合金溶液注入殼型首先超合金同水冷底板相遇，靠近底板的那一層超合金韌帶冷卻至結(jié)晶溫度以下而開始結(jié)晶，固相和液相界面上的熱流保持單一方向流出，結(jié)晶前沿區(qū)域內(nèi)維持正向溫度梯度；結(jié)晶長大形成柱晶，直至整個(gè)葉片；第三步后處理按常規(guī)工藝進(jìn)行清砂、切割、檢查及熱處理等后處理得到艦船增壓器葉片。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述艦船增壓器葉片用合金制葉片加工工藝，其特征是合金熔煉采用VIF-300B真空感應(yīng)爐進(jìn)行真空熔煉，真空度〈6.6xl0的2次分；壓升率1.2PA/H;最高溫度175(TC;中間包加熱溫度1600°C(上區(qū))，1900°C(下區(qū))；模具下降速度0.1-30mm;錫鍋加熱和冷卻系統(tǒng)調(diào)節(jié)正常；對(duì)DS和DD的定向凝固合金和單晶超合金進(jìn)行溫度剃度的設(shè)計(jì)，控制氣體元素含量，排除殘余和有害之素含量。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述艦船增壓器葉片用合金制葉片加工工藝，其特征是單晶和定向凝固使用IM坩堝符合下述要求-AL203》99.6%Ca0《0.1%Si02《0.1%Na20《0.06%Fe203《0.02%K20《0.02%。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述艦船增壓器葉片用合金制葉片加工工藝，其特征是第二步澆鑄單晶合金用提供模殼型殼型在1550°C-160(TC高溫下工>作，殼型高強(qiáng)度薄壁厚，要求大于150CTC，強(qiáng)度大于3MPa，150CTC圓形自重變形小于2mm，殼型的壁厚3-6mm。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述艦船增壓器葉片用合金制葉片加工工藝，其特征是殼型材質(zhì)以電熔剛玉為粉料，硅溶膠為粘接劑，加入鋁一硅系列化劑配成涂料，形成唯一的高溫穩(wěn)定莫萊石相，加入膨潤土為懸浮劑，在水中形成膠固，加入降粘劑，折散懸浮劑形成的卡片結(jié)構(gòu)，可較好的改變涂料性能，達(dá)到改善殼型壁厚均勻化4-6mm的目的。7、根據(jù)權(quán)利要求2所述艦船增壓器葉片用合金制葉片加工工藝，其特征是殼型也可以購買811A型陶瓷型加入A卜Si-Ca礦化劑或者811B型加入A卜Si-Mg型礦化劑。全文摘要本發(fā)明涉及合金。艦船增壓器葉片用合金，合金中添加有下述重量百分比的化學(xué)元素C0.03～0.05，Cr8～9，Co18～20，Mo0.8～1.0，W7～7.5，Re2.6～3.0，Al5.5～6.0，Ti0.5～1.0，Ta6～7，Ru0.8～1.2，Ce10～40ppm，Ca＜10ppm。本發(fā)明超合金通過加入La、Ce生成Ce-O-S化合物，阻礙確晶界擴(kuò)散，提高熔點(diǎn)60度。通過加入Ru，提高高溫蠕變溫度，避免或抑制有關(guān)相PCP相的產(chǎn)生。通過128℃的均質(zhì)化的固溶處理，排除位錯(cuò)源、提高材料的均質(zhì)度，增加使用壽命數(shù)倍。通過定向凝固及單晶精密鑄造型工藝，可使該合金的使用壽命提高1倍。以鑄代鍛，大大縮短工藝流程，提高成才率，降低生產(chǎn)成本。超合金適用在艦船增壓器葉片上，尤其適應(yīng)劣質(zhì)燃?xì)夂秃Ｑ蟾g性條件下使用。文檔編號(hào)C22C30/00GK101643875SQ20091018726公開日2010年2月10日申請(qǐng)日期2009年9月4日優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日發(fā)明者于長鯤申請(qǐng)人:大連金煤閥門有限公司