一种去除高温合金中微量杂质元素的方法
【专利摘要】本发明涉及一种去除高温合金中微量杂质元素的方法，属于电子束熔炼领域。一种去除高温合金中微量杂质元素的方法，为电子束熔炼法，包括预除杂步骤：首先保持合金母材不被电子束熔化的同时将电子束束斑扩大到使其边缘与水冷铜坩埚边缘相切，此时以4～17mA/s的速率逐渐增加束流，同时缩小电子束束斑；当电子束束斑缩小至其边缘距坩埚中心一定距离时，反向扩大电子束束斑至束斑边缘与水冷铜坩埚边缘相切，继续逐渐增加束流；重复上述过程直至电子束束流至250～1000mA。电子束熔炼可以实现连续熔炼，可连续地对合金母材进行去除微量元素的处理，从而提高生产效率。
【专利说明】一种去除高温合金中微量杂质元素的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种去除高温合金中微量杂质元素的方法，属于电子束熔炼领域。
【背景技术】
[0002]高温合金是航空、航天、核动力系统、民用燃气轮机等工业制造耐热部件的重要材料。高温合金中的微量元素制约着其力学性能。
[0003]氧对镍基高温合金的性能有很大的影响，氧化物杂质(如Al2O3等)影响单晶铸件的屈服、蠕变、持久强度等；高的氧含量在母合金中由于成核作用的晶体缺陷，影响单晶铸件的屈服强度；氧转化成非金属杂质(如Al2O3)，夹杂常是疲劳裂纹的萌生地及扩展通道。同时这些夹杂物会成为核心，在单晶零件凝固过程中发展成为晶粒缺陷，导致合金的可铸性差；飞机发动机涡轮盘中50微米或更小的氧化物夹杂决定着其疲劳寿命。
[0004]硫能与合金元素钛、锆和碳生成M2SC化合物，这些片状化合物往往是裂纹源，例如在M17合金中，当硫含量为0.002%时，即有Ti5SC U相)出现。
[0005]高温合金中含有强烈的亲氮元素钛，因此氮在高温合金中以氮化物存在，这些氮化物可以作为MC 碳化物的形核中心改变MC碳化物的形态。氮含量增加，导致合金中气孔增多，氮化物由汉字体状变成块状，大大降低了合金的力学性能，同时氮含量增加，会促使晶界上铝、钛的偏析，导致晶界硬化和脆化性。气体(氮、氧)在合金中夹杂物的形成位于晶界或枝晶间，与金属基体的结合力差，在使用过程中这些化合物容易成为裂纹源或为裂纹扩展提供通道，加速裂纹扩展。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种去除高温合金中微量杂质元素的方法。
[0007]一种去除高温合金中微量杂质元素的方法，为电子束熔炼法，包括预除杂和深度除杂的步骤，其中，所述预除杂的步骤为:
[0008]同时开启电子枪的高压和束流，高压25~35kV，束流50~500mA，保持合金母材不被电子束熔化的同时将电子束束斑扩大到使其边缘与水冷铜坩埚边缘相切，此时以4~
17mA/s的速率逐渐增加束流，同时以
【权利要求】
1.一种去除高温合金中微量杂质元素的方法，为电子束熔炼法，其特征在于:包括预除杂和深度除杂的步骤，其中，所述预除杂的步骤为: 同时开启电子枪的高压和束流，高压25~35kV，束流50~500mA，保持合金母材不被电子束熔化的同时将电子束束斑扩大到使其边缘与水冷铜坩埚边缘相切，此时以4~17mA/s的速率逐渐增加束流，同时以
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述深度除杂的步骤为:以10~20mA/s的速率增大电子束束流至300~2500mA，电子束束斑为R/2~3R/4，使合金母材熔化；待合金母材全部熔化后，维持电子束束流大小为200~2000mA，将电子束束斑大小调整至R/2~2R/3，使电子束束斑以
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法包括合金母材预处理的步骤:将合金母材进行切取，表面用240#、320#、600#的金相砂纸依次对合金母材表面和端面进行打磨处理，去除氧化皮等杂质，之后用酒精进行清洗，将清洗后合金母材装入电子束熔炼设备的水冷铜坩埚中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述方法包括抽真空的步骤:关闭电子束熔炼设备仓门，使炉体真空度小于5X 10_2Pa，电子枪室真空度小于5X 10_3Pa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法包括电子枪预热的步骤:设置高压为25~35kV，高压预热5~IOmin后，关闭高压，设置电子枪束流为70~200mA，束流预热5~lOmin，关闭电子枪束流。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述方法包括冷却的步骤:关闭电子枪，合金母材在电子束熔炼设备中冷却20~40min，依次关闭扩散泵、罗茨泵、机械泵，开启放气阀，取出合金母材。
【文档编号】C22B9/22GK103981372SQ201410235863
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】谭毅, 姜大川, 王登科, 石爽 申请人:大连理工大学