始熔進(jìn)已熔化的金屬液，待其完全熔化后繼續(xù)加大 功率至13KW，Ni-W中間合金開(kāi)始熔化進(jìn)入已熔化金屬液，待其完全熔化后加大功率至14KW， 快速升溫至1650°C，精煉2~3分鐘，破膜化清后停止送電。等合金液完全凝固后以5KW送電加 熱保持3分鐘，調(diào)整至8KW保持3分鐘，繼續(xù)加大功率至11KW，此時(shí)合金開(kāi)始熔化，1~2分鐘后 熔體溫度達(dá)到1550°C，精煉3~5分鐘，破膜化清后停止送電，待合金液完全凝固；低溫精煉過(guò) 程重復(fù)3次后饒鑄。
[0030] 后續(xù)處理:熔煉結(jié)束后，為避免高溫開(kāi)爐時(shí)合金表面出現(xiàn)氧化，15~20分鐘后，待爐 內(nèi)溫度降到50°C以下，鑄錠完全凝固，放氣開(kāi)爐，取出合金錠，打磨清洗。
[0031] 表 1
' 如表1可知，通過(guò)本發(fā)明熔煉的合金成分與設(shè)計(jì)成分的誤差在1.6%以?xún)?nèi)，表明本發(fā)明能_ 準(zhǔn)確控制合金成分。
[0032] 實(shí)施例2 本發(fā)明實(shí)施例2提供一種減輕鎳基高溫合金中元素偏析的熔煉工藝，該鎳基高溫合金 的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為:5.7%A1，11.5%Co，2.5%Cr，1.4%Mo，8%Ta，4%Re，2%Ru，7%W，余量為 Ni，單爐熔煉468g合金。
[0033] 具體步驟如下： 原料選配:W用尺寸為6~12mm的塊狀Ni-W中間合金(W質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)代替，其中單一雜 質(zhì)元素含量不超過(guò)中間合金總量的0.05%，雜質(zhì)元素的總量不超過(guò)中間合金總量的0.5%，稱(chēng) 取該Ni-W中間合金163.8g; Re、Ru、Ta、Mo用Ni-Re-Ru-Ta-Mo五元中間合金代替，稱(chēng)取純度高 于 99.95%的1^:18.78，此:9.48，了3:37.98，]\1〇 :6.58，附：53.48，在電弧爐中熔煉成尺寸為0 46 X 5.5mm圓盤(pán)狀五元中間合金鑄錠，鑄錠中單一雜質(zhì)元素含量不超過(guò)0.05%，總和不超過(guò) 0.5%;其余Ni、Co、Cr、Al等低熔點(diǎn)組元選用純度高于99.95%尺寸在4~8mm的小塊狀純金屬， 稱(chēng)取 Co:53.8g，Cr:11.7g，Al:27.1g，Ni:85.7g。
[0034] 原料處理:打磨掉所需原料表面的氧化物及附著的雜物，放入酒精或者丙酮溶液 并利用超聲波清洗，清洗結(jié)束后放入60~80°C的烘箱進(jìn)行6~8小時(shí)的烘干。
[0035]熔煉前裝爐:熔煉前需按照特定的順序在坩堝內(nèi)布料，依次加入45.7g Ni塊，全部 的A1塊、Co塊和Cr塊，剩余40g Ni塊，多元中間合金圓盤(pán)鑄錠(平放)及Ni-W中間合金塊。
[0036]合金熔煉:采用真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，當(dāng)爐內(nèi)真空度達(dá)到4 X l(T2Pa時(shí)，開(kāi)始以3KW 功率送電加熱排除附著氣體，當(dāng)真空度達(dá)到1 X l(T2Pa時(shí)，調(diào)功率至5KW保持5分鐘，調(diào)功率至 8KW保持5分鐘，繼續(xù)加大功率至10KW，此時(shí)A1塊開(kāi)始熔化，隨后Ni、Co、Cr依次熔化，加大功 率至11.5KW，此時(shí)圓盤(pán)狀多元中間合金開(kāi)始熔進(jìn)已熔化的金屬液，待其完全熔化后繼續(xù)加 大功率至13KW，Ni-W中間合金開(kāi)始熔化進(jìn)入已熔化金屬液，待其完全熔化后加大功率至 14KW，快速升溫至1650°C，精煉2~3分鐘，破膜化清后停止送電。等合金液完全凝固后以5KW 送電加熱保持3分鐘，調(diào)整至8KW保持3分鐘，繼續(xù)加大功率至11KW，此時(shí)合金開(kāi)始熔化，1~2 分鐘后熔體溫度達(dá)到1550°C，精煉3~5分鐘，破膜化清后停止送電，待合金液完全凝固；低溫 精煉過(guò)程重復(fù)3次后澆鑄。
[0037] 后續(xù)處理:熔煉結(jié)束后，為避免高溫開(kāi)爐時(shí)合金表面出現(xiàn)氧化，15~20分鐘后，待爐 內(nèi)溫度降到50°C以下，鑄錠完全凝固，放氣開(kāi)爐，取出合金錠，打磨清洗。
[0038] 表2 合金元素 A1 Ta W Re Ru Cr Mo Co Ni 合金成分 5.7 8 7 4 2 2.5 1.4 11.5 Bal 實(shí)測(cè)成分 5.72 8.00 7.1 4.02 1.98 2.41 1.45 11.46 Bal 如表2可知，通過(guò)本發(fā)明熔煉的合金成分與設(shè)計(jì)成分的最大誤差為3.6%，表明本發(fā)明能 準(zhǔn)確控制合金成分。
[0039] 實(shí)施例3 本發(fā)明實(shí)施例3提供一種減輕鎳基高溫合金中元素偏析的熔煉工藝，該鎳基高溫合金 的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：5 · 7%A1，2%Nb，8 · 5%Co，4 · 5%Cr，1 · 8%Mo，6%Ta，3%Re，9%W，余量為 Ni，單爐熔煉467.5g合金。
[0040] 具體步驟如下： 原料選配:W用尺寸為6~12mm的塊狀Ni-w中間合金(W質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)代替，其中單一雜 質(zhì)元素含量不超過(guò)中間合金總量的0.05%，雜質(zhì)元素的總量不超過(guò)中間合金總量的0.5%，稱(chēng) 取該Ni-W中間合金210.4g; Re、Ta、Mo、Nb用Ni-Re-Ta-Mo-Nb五元中間合金代替，稱(chēng)取純度高 于99 · 95%的Re: 14g，Ta: 28g，Mo: 8 · 4g，Nb: 9 · 4g，Ni : 50 · lg，在電弧爐中熔煉成尺寸為046 X 4.6mm圓盤(pán)狀五元中間合金鑄錠，鑄錠中單一雜質(zhì)元素含量不超過(guò)0.05%，總和不超過(guò)0.5%; 其余Ni、Co、Cr、A1等低熔點(diǎn)組元選用純度高于99.95%尺寸在4~8mm的小塊狀純金屬，稱(chēng)取 Co：40g,Cr：21g,Al：27.1g,Ni：109g〇
[0041] 原料處理:打磨掉所需原料表面的氧化物及附著的雜物，放入酒精或者丙酮溶液 并利用超聲波清洗，清洗結(jié)束后放入60~80°C的烘箱進(jìn)行6~8小時(shí)的烘干。
[0042]熔煉前裝爐:熔煉前需按照特定的順序在坩堝內(nèi)布料，依次加入59g Ni塊，全部的 A1塊、Co塊和Cr塊，剩余50g Ni塊，多元中間合金圓盤(pán)鑄錠(平放)及Ni-W中間合金塊。
[0043]合金熔煉:采用真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，當(dāng)爐內(nèi)真空度達(dá)到4 X l(T2Pa時(shí)，開(kāi)始以3KW 功率送電加熱排除附著氣體，當(dāng)真空度達(dá)到1 X l(T2Pa時(shí)，調(diào)功率至5KW保持5分鐘，調(diào)功率至 8KW保持5分鐘，繼續(xù)加大功率至10KW，此時(shí)A1塊開(kāi)始熔化，隨后Ni、Co、Cr依次熔化，加大功 率至11.5KW，此時(shí)圓盤(pán)狀多元中間合金開(kāi)始熔進(jìn)已熔化的金屬液，待其完全熔化后繼續(xù)加 大功率至13.5KW，Ni-W中間合金開(kāi)始熔化進(jìn)入已熔化金屬液，待其完全熔化后加大功率至 14.5KW，快速升溫至1650°C，精煉2~3分鐘，破膜化清后停止送電。等合金液完全凝固后以 5KW送電加熱保持3分鐘，調(diào)整至8KW保持3分鐘，繼續(xù)加大功率至11KW，此時(shí)合金開(kāi)始熔化，1 ~2分鐘后熔體溫度達(dá)到1550°C，精煉3~5分鐘，破膜化清后停止送電，待合金液完全凝固；低 溫精煉過(guò)程重復(fù)3次后澆鑄。
[0044] 后續(xù)處理:熔煉結(jié)束后，為避免高溫開(kāi)爐時(shí)合金表面出現(xiàn)氧化，15~20分鐘后，爐內(nèi) 溫度降到50°C以下，鑄錠完全凝固，放氣開(kāi)爐，取出合金錠，打磨清洗。
[0045] 表 3
如表3可知，通過(guò)本發(fā)明熔煉的合金成分與設(shè)計(jì)成分的誤差在2.7%以?xún)?nèi)，表明本發(fā)明能 準(zhǔn)確控制合金成分。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種減輕鎳基高溫合金中元素偏析的熔煉工藝，其特征在于:將熔煉鎳基高溫合金 所需原料中的高熔點(diǎn)金屬1、此3 &、1〇、他、1?11用中間合金代替，所述中間合金以附為基體， 所述高熔點(diǎn)金屬總量占中間合金總量的20~70%，雜質(zhì)元素的總量小于等于中間合金總量的 0.5%;其余低熔點(diǎn)金屬Ni、Co、Cr、A1以純度高于99.95%的純金屬形式加入;通過(guò)真空感應(yīng)熔 煉，熔煉前需按照順序在坩堝內(nèi)布料，依次加入部分Ni塊，全部的A1塊、Co塊和Cr塊，剩余Ni 塊，不含W的多元中間合金鑄錠及Ni-W中間合金塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減輕鎳基高溫合金中元素偏析的熔煉工藝，其特征在:所述 、(：〇、0^1均為小塊狀，尺寸為4~8111111 ;所述1采用塊狀附-1二元中間合金為原料，尺寸為8 ~12mm;所述高恪點(diǎn)金屬1^^、]?〇、他、1?11根據(jù)所需種類(lèi)采用圓盤(pán)狀多元中間合金為原料，尺 寸為040X4mm~05〇X8mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減輕鎳基高溫合金中元素偏析的熔煉工藝，其特征在于， 該熔煉工藝具體通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)： (1) 裝爐:恪煉前需按照順序在坩堝內(nèi)布料，依次加入1/2的Ni塊，全部的A1塊、Co塊、Cr 塊，剩余Ni塊、多元中間合金圓盤(pán)鑄錠及Ni-W中間合金塊;所述多元中間合金圓盤(pán)鑄錠平放 在謝堝內(nèi)； (2) 合金熔化:采用真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，當(dāng)爐內(nèi)真空度達(dá)到4Xl(T2Pa時(shí)，開(kāi)始小功率 送電加熱排除附著氣體;當(dāng)真空度達(dá)到1Xl(T2Pa時(shí)，逐步加大功率，在所有金屬組元全部恪 化后，快速升溫至1650°C左右，精煉2~3分鐘，停電待合金液完全凝固；重新送電升溫至1550 °C左右，低溫精煉3~5分鐘，停電待合金液完全凝固；低溫精煉過(guò)程重復(fù)3次后澆鑄，待爐內(nèi) 溫度降到50°C以下，合金液完全凝固，放氣開(kāi)爐，取出制得的合金錠，打磨清洗。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的減輕鎳基高溫合金中元素偏析的熔煉工藝，其特征在于:所述 步驟(1)之前，打磨去掉材料表面氧化物和附著物，放入酒精或丙酮溶液利用超聲波清洗后 烘干待用。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的減輕鎳基高溫合金中元素偏析的熔煉工藝，其特征在于:所述 步驟（1)中，將密度低的Ni、A1、Co、Cr布于坩堝底部，密度高的中間合金錠布于坩堝中部和 上端。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的減輕鎳基高溫合金中元素偏析的熔煉工藝，其特征在于:所述 步驟(1)中，將尺寸為040X4mm~05〇X8mm圓盤(pán)狀多元中間合金平放于坩堝中上部。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種減輕鎳基高溫合金中元素偏析的熔煉工藝，將熔煉鎳基高溫合金所需原料中的高熔點(diǎn)金屬W、Re、Ta、Mo、Nb、Ru用中間合金代替，所述中間合金以Ni為基體，所述高熔點(diǎn)金屬總量占中間合金總量的20~70%，雜質(zhì)元素的總量小于等于中間合金總量的0.5%；其余低熔點(diǎn)金屬Ni、Co、Cr、Al以純度高于99.95%的純金屬形式加入；通過(guò)真空感應(yīng)熔煉，熔煉前需按照順序在坩堝內(nèi)布料，依次加入部分Ni塊，全部的Al塊、Co塊和Cr塊，剩余Ni塊，不含W的多元中間合金鑄錠及Ni-W中間合金塊。本發(fā)明能夠避免低熔點(diǎn)金屬飛濺及高熔點(diǎn)中間合金熔化不充分，減少低熔點(diǎn)金屬燒損，確保了鑄錠化學(xué)成分的準(zhǔn)確控制，有效減輕了元素偏析。
【IPC分類(lèi)】C22C1/06, C22C1/03, C22C19/05
【公開(kāi)號(hào)】CN105483410
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510912077
【發(fā)明人】黃太文, 王博, 張軍, 劉林, 蘇海軍, 郭敏, 李卓然, 潘雪嬌
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月11日