含高熔點組元的鎳基五元中間合金及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及合金恪煉技術領域，具體涉及一種含高恪點組元的鎳基五元中間合金及其制備方法。
【背景技術】
[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，被廣泛應用于制造地面燃氣輪機葉片及航空發(fā)動機高壓渦輪葉片。
[0003]鎳基高溫合金是一種既含有W、Re、Ta、Mo、Ru等高熔點難熔元素，又含有Al、Ti等低熔點活性金屬的多組元合金。高熔點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鍵所在，其熔煉難度很大，且過程十分復雜。目前，國內熔煉高溫合金母材時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)，通過感應加熱熔化金屬，利用電磁攪拌使各合金元素分布均勻。該方法存在以下問題:(1)難熔金屬的熔點(例如Re熔點3180°C，Ta熔點2996°C，)遠高于Ni的熔點(Ni的熔點1453°C)，且真空感應熔煉爐的使用溫度最高為1600?1700°C，即使坩禍底部過熱也達不到難熔金屬的熔點，難熔金屬在短時間內不能完全熔化;(2)難熔金屬密度較大(Re密度21.04g/cm3，Ta的密度16.65g/cm3)，在熔煉過程中，易沉于坩禍底部，減弱電磁攪拌的效果；(3)低熔點金屬(A1熔點660°C)過早熔化，且密度(A1密度2.70g/cm3)較小，熔煉過程浮于金屬液表面，極易揮發(fā)；(4)為使難熔元素充分熔化，需提高加熱功率，延長加熱時間，會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。以上缺點將引起高溫合金母材成分不均勻，難熔金屬夾雜嚴重，合金實際成分與預期偏差大等問題，嚴重制約合金的后續(xù)使用。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種含高熔點組元的鎳基五元中間合金及其制備方法。
[0005]本發(fā)明實施例提供一種含高熔點組元的鎳基五元中間合金，以Ni為基體，向其中加入高熔點金屬，所述高熔點金屬包括Ru、Mo、Ta、Re。
[0006]上述方案中，所述五元中間合金中物質的重量份數(shù)為:Ni30?40，Ta20?35，RelO?20，Rul0~20，Mol?10。
[0007]本發(fā)明實施例還提供一種含高熔點組元的鎳基五元中間合金的制備方法，該制備方法具體通過以下步驟實現(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Re、Ru、Mo顆粒放于Ta片上面，恪點最高的Re放在最中間，Ru和Mo堆放在Re四周；
(2)將W電極對準最中心的Re顆粒，調整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，保持電弧對準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和Mo顆粒，將其熔化，此時金屬液溫度高于Ta的熔點，Ta片因金屬液傳熱隨后熔化，最后底層Ni顆粒緩慢熔進已經熔化的Ta-Re-Ru-Mo金屬液；
(3)根據(jù)合金熔化狀態(tài)，調整電弧高度和電流大小，開啟電磁攪拌，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，將中間合金錠翻轉后再次熔化并化清，此過程重復3次。
[0008]與現(xiàn)有技術相比，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低于1600°C，該熔點溫度遠低于鎳基高溫合金中所含難熔元素的熔點(1^:3180°(3、1?11:2310°(3、]?0:2620°(3、了3:2996°0，因此在熔煉母合金的過程中，所需的加熱溫度及加熱時間都會明顯降低，同時也減少了其它低熔點金屬(A1:660°C)的燒損和揮發(fā)，確保了化學成分穩(wěn)定。
[0009](2)采用本發(fā)明中間合金能夠避免熔煉過程中高熔點金屬未完全融化，在合金鑄錠中出現(xiàn)成分不均勻、高熔點金屬夾雜等缺陷。
[0010](3)本發(fā)明中間合金能夠根據(jù)母合金中所需元素種類及其含量進行配料熔煉，方便靈活，且使用五元中間合金熔煉母合金時，合金種類少，易于管理。
[0011](4)本發(fā)明中間合金采用高純度金屬原料(純度2 99.95%)，有效降低了合金鑄錠中的雜質含量。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例1提供的N1-Ta-Re-Ru-Mo五元中間合金熔煉時金屬顆粒擺放方法；
圖2為本發(fā)明實施例1制得的N1-Ta-Re-Ru-Mo五元中間合金通過熱力學軟件JMatPro計算的相轉變溫度示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0014]本發(fā)明實施例提供一種含高熔點組元的鎳基五元中間合金，以Ni為基體，向其中加入高熔點金屬，所述高熔點金屬包括Ru、Mo、Ta、Re。
[0015]所述五元中間合金中物質的重量份數(shù)為:Ni30?40，Ta20?35，RelO?20，Rul0?20，Mol?10ο
[0016]本發(fā)明實施例還提供一種含高熔點組元的鎳基五元中間合金的制備方法，該制備方法具體通過以下步驟實現(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Re、Ru、Mo顆粒放于Ta片上面，恪點最高的Re放在最中間，Ru和Mo堆放在Re四周；
(2)將W電極對準最中心的Re顆粒，調整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，保持電弧對準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和Mo顆粒，將其熔化，此時金屬液溫度高于Ta的熔點，Ta片因金屬液傳熱隨后熔化，最后底層Ni顆粒緩慢熔進已經熔化的Ta-Re-Ru-Mo 金屬液；
(3)根據(jù)合金熔化狀態(tài)，調整電弧高度和電流大小，開啟電磁攪拌，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，將中間合金錠翻轉后再次熔化并化清，此過程重復3次。
[0017]通過本發(fā)明制備的含高熔點組元的鎳基五元中間合金的熔點小于1600°C，遠低于鎳基高溫合金中所含難熔合金元素的熔點，因此在熔煉母合金的過程中，所需的加熱溫度及加熱時間都會明顯降低，同時也減少了低熔點金屬的燒損。
[0018]實施例1
本發(fā)明實施例1提供一種含高恪點組元的鎳基五元中間合金，具體為N 1-Ta-Re-Ru-Mo五元中間合金，其重量份數(shù)為:34份Ni，24份Ta，18份Re，18份Ru，6份Mo。
[0019]所述N1-Ta-Re-Mo五元中間合金的制備方法，其步驟如下:
選料:選取純度達到99.95%以上的Ni，Ta，Re，Ru，Mo五種純金屬原料;Ni，Re，Ru，Mo為尺寸在3~10mm的塊狀或粒狀，Ta為厚度在1?2mm的薄片狀。
[0020]原料處理:打磨掉所需原材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，清洗結束后放入60?80°C的烘箱進行6?8小時的烘干。
[0021]配料和裝料:按照所需重量份數(shù)稱取金屬原料。先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，Ru和Mo顆粒放于Ta片上面，熔點最高的Re放在最中間，Ru和Mo堆放在Re四周，如圖1所示。
[0022]熔煉工藝:先抽真空，當爐內氣壓小于4X 10—3Pa后