含高熔點(diǎn)組元的鎳基四元中間合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金熔煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含高熔點(diǎn)組元的鎳基四元中間合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳基高溫合金由于具有較高的承溫能力和良好的高溫性能，被廣泛應(yīng)用于制造地面燃?xì)廨啓C(jī)葉片及航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪葉片。
[0003]鎳基高溫合金是一種既含有胃、如、了&、10、1?11等高熔點(diǎn)難熔元素，又含有41、11等低熔點(diǎn)活性金屬的多組元合金。高熔點(diǎn)金屬是否均勻分布且完全溶入合金基體是熔煉高溫合金母合金的關(guān)鍵所在，其熔煉難度很大，且過(guò)程十分復(fù)雜。目前，國(guó)內(nèi)熔煉高溫合金母材時(shí)直接加入各合金組元的純金屬塊或條，將難熔金屬置于坩禍底部的高溫區(qū)，通過(guò)感應(yīng)加熱熔化金屬，利用電磁攪拌使各合金元素分布均勻。該方法存在以下問(wèn)題:(1)難熔金屬的熔點(diǎn)(例如Re熔點(diǎn)3180。。，Ta熔點(diǎn)2996°C，)遠(yuǎn)高于Ni的熔點(diǎn)(Ni的熔點(diǎn)1453。。)，且真空感應(yīng)熔煉爐的使用溫度最高為1600~1700°C，即使坩禍底部過(guò)熱也達(dá)不到難熔金屬的熔點(diǎn)，難熔金屬在短時(shí)間內(nèi)不能完全熔化；(2)難熔金屬密度較大(Re密度21.04g/cm3，Ta的密度16.65g/cm3)，在熔煉過(guò)程中，易沉于坩禍底部，減弱電磁攪拌的效果；(3)低熔點(diǎn)金屬(A1熔點(diǎn)660°C)過(guò)早熔化，且密度(A1密度2.70g/cm3)較小，熔煉過(guò)程浮于金屬液表面，極易揮發(fā)；(4)為使難熔元素充分熔化，需提高加熱功率，延長(zhǎng)加熱時(shí)間，會(huì)大幅降低坩禍的使用壽命，且高溫下坩禍容易分解，從而引入雜質(zhì)。以上缺點(diǎn)將引起高溫合金母材成分不均勻，難熔金屬夾雜嚴(yán)重，合金實(shí)際成分與預(yù)期偏差大等問(wèn)題，嚴(yán)重制約合金的后續(xù)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種含高熔點(diǎn)組元的鎳基四元中間合金及其制備方法。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種含高熔點(diǎn)組元的鎳基四元中間合金，以Ni為基體，向其中加入高熔點(diǎn)金屬，所述高熔點(diǎn)金屬包括Ru、Mo、Ta、Re，與加入所述高熔點(diǎn)金屬中任意三個(gè)金屬形成四元中間合金，所述加入的任意三個(gè)高恪點(diǎn)金屬中的一個(gè)高恪點(diǎn)金屬為T(mén)a。
[0006]上述方案中，所述四元中間合金中各物質(zhì)的重量份數(shù)為:Ni35~45，Ta20~35,Re 10?20，RulO?20。
[0007]上述方案中，所述四元中間合金中各物質(zhì)的重量份數(shù)為:Ni40~50，Ta25~40，Re10-25, Mol~10o
[0008]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種含高熔點(diǎn)組元的鎳基四元中間合金的制備方法，該制備方法具體通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):
(1)在電弧爐水冷銅板的熔池底部平鋪所有Ni顆粒，然后將所有Ta片平放在Ni顆粒之上，最后將全部Re和Ru顆粒，或Re和Mo顆粒放于Ta片上面，恪點(diǎn)最高的Re放在最中間，Ru或Mo堆放在Re四周； (2)將W電極對(duì)準(zhǔn)最中心的Re顆粒，調(diào)整W電極底部與Re顆粒的間距在l_3mm之間后引弧，引弧后提升電極，保持電弧對(duì)準(zhǔn)Re顆粒，且保持電弧高度在1.5-2cm之間，緩慢加大電流至Re顆粒最先熔化，Re熔化為金屬液后流向旁邊的Ru或Mo顆粒，將其熔化，此時(shí)金屬液溫度高于Ta的熔點(diǎn)，Ta片因金屬液傳熱隨后熔化，最后底層Ni顆粒緩慢熔進(jìn)已經(jīng)熔化的Ta-Re-Ru或者Ta-Re-Mo金屬液；
(3)根據(jù)合金熔化狀態(tài)，調(diào)整電弧高度和電流大小，開(kāi)啟電磁攪拌，使所有金屬充分熔化，待金屬液化清后，緩慢減小電流，關(guān)閉電弧，為確保各金屬充分熔化且成分均勻，將中間合金錠翻轉(zhuǎn)后再次熔化并化清，此過(guò)程重復(fù)3次。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
(1)由于本發(fā)明制備的中間合金的熔點(diǎn)低于1600°C，該熔點(diǎn)溫度遠(yuǎn)低于鎳基高溫合金中所含難熔元素的熔點(diǎn)(Re:3180°C、Ru:2310°C、Mo:2620°C、Ta:2996°C)，因此在熔煉母合金的過(guò)程中，所需的加熱溫度及加熱時(shí)間都會(huì)明顯降低，同時(shí)也減少了其它低熔點(diǎn)金屬(A1:660°C)的燒損和揮發(fā)，確保了化學(xué)成分穩(wěn)定。
[0010](2)本發(fā)明中間合金能夠根據(jù)母合金中所需元素種類(lèi)及其含量進(jìn)行配料熔煉，方便靈活，且采用本發(fā)明中間合金能夠避免熔煉過(guò)程中高熔點(diǎn)金屬未完全融化，在合金鑄錠中出現(xiàn)成分不均勻、高熔點(diǎn)金屬夾雜等缺陷。
[0011](3)發(fā)明中間合金可以根據(jù)母合金中所需元素種類(lèi)及其含量進(jìn)行配料熔煉，方便靈活，且使用四元中間合金熔煉母合金時(shí)，合金種類(lèi)少，易于管理。
[0012](4)本發(fā)明中間合金采用高純度金屬原料(純度多99.95%)，有效降低了合金鑄錠中的雜質(zhì)含量。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的N1-Ta-Re-Ru四元中間合金熔煉時(shí)金屬顆粒擺放方法;
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的N1-Ta-Re-Ru四元中間合金通過(guò)熱力學(xué)軟件JMatPro計(jì)算的相轉(zhuǎn)變溫度示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例提供一種含高熔點(diǎn)組元的鎳基四元中間合金，以Ni為基體，向其中加入高熔點(diǎn)金屬，所述高熔點(diǎn)金屬包括Ru、Mo、Ta、Re，與加入所述高熔點(diǎn)金屬中任意三個(gè)金屬形成四元中間合金，所述加入的任意三個(gè)高恪點(diǎn)金屬中的一個(gè)高恪點(diǎn)金屬為T(mén)a。
[0016]所述四元中間合金中各物質(zhì)的重量份數(shù)為:Ni35~45，Ta20~35，Re 10-20,RulO?20 ο
[0017]或者，所述四元中間合金中各物質(zhì)的重量份數(shù)為:Ni40~50，Ta25~40，Re 10-25,Mol~10o
[0018]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種含高熔點(diǎn)組元的鎳基四元中間合金的制備方法，該制備方法具體通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):
(1)在電弧爐水冷銅板的熔池底部平鋪所有Ni顆粒，然后將所有Ta片平放在Ni顆粒之上，最后將全部Re和Ru顆粒，或Re和Mo顆粒放于Ta片上面，恪點(diǎn)最高的Re放在最中間，Ru或Mo堆放在Re四周；
(2)將W電極對(duì)準(zhǔn)最中心的Re顆粒，調(diào)整W電極底部與Re顆粒的間距在l_3mm之間后引弧，引弧后提升電極，保持電弧對(duì)準(zhǔn)Re顆粒，且保持電弧高度在1.5-2cm之間，緩慢加大電流，確保Re顆粒最先熔化，Re熔化為金屬液后流向旁邊的Ru或Mo顆粒，將其熔化，此時(shí)金屬液溫度高于Ta的熔點(diǎn)，Ta片因金屬液傳熱隨后熔化，最后底層Ni顆粒緩慢熔進(jìn)已經(jīng)熔化的Ta-Re-Ru或者Ta-Re-Mo金屬液；
(3)根據(jù)合金熔化狀態(tài)，調(diào)整電弧高度和電流大小，開(kāi)啟電磁攪拌，使所有金屬充分熔化，待金屬液化清后，緩慢減小電流，關(guān)閉電弧，為確保各金屬充分熔化且成分均勻，將中間合金錠翻轉(zhuǎn)后再次熔化并化清，此過(guò)程重復(fù)3次。
[0019]實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例1提供一種含高恪點(diǎn)組元的鎳基