用于k4169高温合金的稀土细化剂及制备和使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高温合金的稀土细化剂，涉及一种用于K4169高温合金的稀土细化剂 及制备和使用方法。
【背景技术】
[0002] 高温合金是航空发动机中各种高温部件的关键材料，又是工业燃气轮机、能源、化 工等工业部门所需的高温耐蚀部件材料，因而是国防现代化和经济建设中不可缺少的一类 重要材料。
[0003] 常规熔模铸造高温合金晶粒粗大、组织不均匀，使得材料的屈服强度和低周疲劳 性能低，热加工性能差，影响了高温合金铸件的应用。细晶铸造高温合金在宏观晶粒尺寸减 小的同时，晶粒形态也由枝晶向胞状和球状转变，另外，碳化物等析出相也得到了细化，缩 孔和显微偏析都受到抑制，因此细晶铸件的机械性能得以提高。
[0004] 化学法是在常规铸造工艺条件下即将熔体过热使合金均匀化，在传统浇注温度下 浇注，因此可获得致密的高温合金细晶组织，不需要进行HIP，降低成本。化学法因不需要昂 贵的设备和复杂的操作，具有细化效果显著突出的特点而受到重视。但是，由于高温合金对 夹杂特别敏感，故对细化剂的选择必须慎重。
[0005]目前稀土作为添加剂主要是以金属混合物的形式添加到铸铁、铸钢、结构钢以及 合金中的，主要是因为稀土元素高的活性以及其对硫、氧以及珅、锡、锑等有害元素的去除。 而稀土金属间化合物具有稀土本身的去除合金中有害元素的作用，且稀土元素与镍基高温 合金中的添加元素形成的稀土金属间化合物大多数具有高熔点且化合物稳定的特性，因此 可以考虑寻找适合的稀土化合物作为高温合金的细化剂。
【发明内容】
[0006] 要解决的技术问题
[0007] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于K4169高温合金的稀土细 化剂及制备和使用方法，从稀土细化剂的选择出发，采用化学细化法实现了镍基高温合金 K4169整体铸件的晶粒细化。
[0008] 技术方案
[0009] -种用于K4169高温合金的稀土细化剂，其特征在于组份为：由质量分数为 42. 25%的Co、ll. 35%的Fe和 46. 40%的Nb构成的Co3FeNb2。
[0010] 一种用于K4169高温合金的稀土细化剂，其特征在于组份为：由质量分数为 36. 18%的Ce、60. 98%的Co和 2. 84%的B构成的CeCo4B。
[0011]一种用于K4169高温合金的稀土细化剂，其特征在于组份为：由质量分数为 33. 84% 的Y、44. 84% 的Ni和 21. 32% 的Si构成的YNi2Si2。
[0012]一种用于K4169高温合金的稀土细化剂，其特征在于组份为：由质量分数为 25. 90%的Cr、27. 82%的Fe和 46. 28%的Nb构成的CrFeNb。
[0013] 一种制备用于K4169高温合金的稀土细化剂的方法，其特征在于：按照稀土细化 剂C〇3FeNb2、CeC〇4B、￥附2512或CrFeNb要求的成分比例将原料混和，采用非自耗真空磁 控电弧炉熔炼出钮扣锭，其中技术参数为：真空度< 5Xl(T3Pa;熔炼介质为Ar;熔炼电流 〈1000A熔炼，熔炼温度< 3000°C。
[0014] -种利用所制备的稀土细化剂构成的复合细化剂，其特征在于：以CrFeNb和 C〇3FeNbJ^等份组合构成复合细化剂。
[0015] 一种利用所制备的稀土细化剂构成的复合细化剂，其特征在于：以CeC〇4B、YNi2Si2 和C〇3FeNbd^等份组合构成复合细化剂。
[0016] 一种所述复合细化剂的使用方法，其特征在于：采用K4169母合金将选择的复合 细化剂的钮扣锭砸成小块，再将这些小块用研钵研成颗粒状，用筛子筛取出粒度为150-250 目的粉末状颗粒；将粉末状颗粒与K4169母合金混合后合金浇注。
[0017] 有益效果
[0018] 本发明提出的一种用于K4169高温合金的稀土细化剂及制备和使用方法，本发明 系统研宄稀土金属间化合物与高温合金母材间的匹配性，采用低成本氩弧熔焊的方法构建 两材料间界面，借此观察化学细化剂对熔区枝晶生长的细化及其抑制行为，并以此为根据 选择并融配出了四种稀土间金属化合物作为高温合金的细化剂。
【附图说明】
[0019] 图1为不加细化剂时圆柱锭的组织结构，a为组织微观结构，b为组织宏观结构；
[0020] 图2为ApA4混合加入时圆柱锭的组织结构，a为组织微观结构，b为组织宏观结 构；
[0021] 图3为ApA2、A混合加入时圆柱锭的组织微观结构，
[0022] 图4为ApA2、A混合加入时圆柱锭的组织宏观结构。
【具体实施方式】
[0023] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
[0024] 表1制备的稀土金属间化合物及其相关参数
[0025]
【主权项】
1. 一种用于K4169高温合金的稀土细化剂，其特征在于组份为：由质量分数为42. 25% 的 Co、11. 35%的 Fe 和 46. 40%的 Nb 构成的 Co3FeNlv
2. -种用于K4169高温合金的稀土细化剂，其特征在于组份为：由质量分数为36. 18% 的 Ce、60. 98%的 Co 和 2. 84%的 B 构成的 CeCo4B。
3. -种用于K4169高温合金的稀土细化剂，其特征在于组份为：由质量分数为33. 84% 的 Y、44. 84% 的 Ni 和 21. 32% 的 Si 构成的 YNi2Si2。
4. 一种用于K4169高温合金的稀土细化剂，其特征在于组份为：由质量分数为25. 90% 的 Cr、27. 82%的 Fe 和 46. 28%的 Nb 构成的 CrFeNb。
5. -种制备权利要求1或2或3或4任一项用于K4169高温合金的稀土细化剂的方 法，其特征在于：按照稀土细化剂Co 3FeNlv CeCo4B、YNi2Si^ CrFeNb要求的成分比例将原 料混和，采用非自耗真空磁控电弧炉熔炼出钮扣锭，其中技术参数为：真空度< 5Xl(T3Pa ; 熔炼介质为Ar ;熔炼电流〈1000A熔炼，熔炼温度< 3000°C。
6. -种利用权利要求5所制备的稀土细化剂构成的复合细化剂，其特征在于：以 CrFeNb和Co3FeNbd^J等份组合构成复合细化剂。
7. -种利用权利要求5所制备的稀土细化剂构成的复合细化剂，其特征在于：以 CeCo4B、YNi2SijP Co 3FeNbJ^等份组合构成复合细化剂。
8. -种权利要求6或7所述复合细化剂的使用方法，其特征在于：采用K4169母合金 将选择的复合细化剂的钮扣锭砸成小块，再将这些小块用研钵研成颗粒状，用筛子筛取出 粒度为150-250目的粉末状颗粒；将粉末状颗粒与K4169母合金混合后合金浇注。
【专利摘要】本发明涉及一种用于K4169高温合金的稀土细化剂及制备和使用方法，本发明系统研究稀土金属间化合物与高温合金母材间的匹配性，采用低成本氩弧熔焊的方法构建两材料间界面，借此观察化学细化剂对熔区枝晶生长的细化及其抑制行为，并以此为根据选择并融配出了四种稀土间金属化合物作为高温合金的细化剂。
【IPC分类】C22C30-00, B22D27-20
【公开号】CN104846254
【申请号】CN201510205798
【发明人】赵志龙, 刘瑞瑞, 崔凯, 高建军, 韦路锋, 刘树磊, 王少毅, 李宁
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月27日