一种镍基合金的真空冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属的制备工艺技术领域，具体的是一种镍基合金的真空冶炼方法。
【背景技术】
[0002] 镍基合金是指以金属镍为基体元素，再加入其它元素组成的合金，一般镍基合金 包括铬、钨、钼、钴、铝、钛、硼、锆等，镍基合金的制备通常采用真空感应炉冶练，在冶炼过程 中会产生N、H气体元素，并且溶解于镍基合金中很难去除，变成合金中的杂质，影响合金的 纯度及性能，致使合金很难满足高质量的标准。
【发明内容】
[0003] 为提高现有技术中N、H气体元素很难从镍合金中脱除，致使合金达不到高质量标 准的技术缺陷，本发明公开了一种镍基合金的真空冶炼方法，实现采用该方法制得的镍基 合金有害气体少、杂质少的目的，从而使合金满足高质量的标准。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明设计的一种镍基合金的真空 冶炼方法，包括如下步骤，（1)将镍基合金原料投入真空熔炼室中，将真空熔炼室抽真空； (2)将真空熔炼室加热，使真空熔炼室中的镍基合金原料熔化，维持真空熔炼室中真空度 I. 0-2. OPa ; (3)待真空熔炼室中的原料完全熔化后，向真空熔炼室中通入惰性气体进行 精炼，维持真空熔炼室中的压强为5-10Pa ; (4)精炼结束后，进行浇铸，浇铸后在真空状态 下维持5-10min，冷却定型得到合金。在精炼期，加入惰性气体，有助于将金属溶液加热后 产生的N、H气体上浮排出，从而去除最终得到合金时的杂质，浇铸后维持真空状态，最大 限度将杂质气体都排出，将N在镍基合金原材料液体中的含量降至20-40ppm，H含量降至 0. 5-1. 5ppm〇
[0005] 进一步的，步骤（3)中镍基合金原材料溶液开始受热后，不再产生气泡趋于平静 时进入精炼，此时向真空熔炼室通入惰性气体，惰性气体向真空熔炼室中通入的流量为 0. 35-0. 4min/L，惰性气体包括氩气和氦气，氩气和氦气的流量比为5-6 : 4-5,此阶段维持 5-10min。惰性气体的选择及量的比例一是出于成本的考虑，再有要能够满足真空熔炼室中 的压强5-10Pa，以及气体中各分压的状态，可以将镍基合金原材料加热后才生的杂质气体 带出，从镍基合金原材料中的脱出，保证合金的纯度。
[0006] 进一步的，步骤（3)中通入惰性气体5-10min后，再持续通入惰性气体3-5min，惰 性气体通入真空熔炼室的流量为0. 2-0. 3min/L，惰性气体包括氩气和氦气，氩气和氦气的 流量比为7 : 3,增设的这个步骤是为了在温度逐步升高时，可能会有更多的气体溢出，通 入的惰性气体可最大程度地将杂质气体带出去除。
[0007] 进一步的，步骤（3)中精炼温度维持为1300-1500°C，在此温度下，不仅使镍基合 金的每个原材料更好的融合在一起，而且还可将杂质变成气体经惰性气体带出脱除。
[0008] 综上，本发明的有益效果是，本发明步骤中在精炼期时通入惰性气体、浇铸后保持 真空条件再冷却定型，有助于将镍基合金原材料加热后产生的杂质气体气体上浮排出，将N 在镍基合金原材料液体中的含量降至20-40ppm，H含量降至0. 5-1. 5ppm，最大限度保证合 金的纯度。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合具体实施例对本发明做出进一步的描述。
[0010] 实施例一：本发明公开了一种镍基合金的真空冶炼方法，镍基合金是指在650~ 1000°C高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金，其原材料包 括铬、钨、钼、钴、铝、钛、硼、锆、铜、镁等金属元素，为了提高合金的耐高温耐腐蚀性能，还会 通常加入稀土元素，例如氧化钙、氧化铝、镧（La)、铈（Ce)、镨（Pr)、钕（Nd)等等。
[0011] 采用本发明方法冶炼Inconel718号合金，方法包括如下步骤，（1)将镍基合金原 料投入冶炼炉中的真空熔炼室中，将真空熔炼室抽真空：其原料为现有技术中镍基合金通 常使用的原材料；
[0012] (2)将真空熔炼室加热，使真空熔炼室中的镍基合金原料熔化，维持真空熔炼室中 真空度I. 0-2. OPa :加热的温度视原材料的成分而定，一般为1000-1500°C ;
[0013] (3)待真空熔炼室中的原料完全熔化后，向真空熔炼室中通入惰性气体进行精炼， 维持真空熔炼室中的压强为5-10Pa ;
[0014] (4)精炼结束后，进行浇铸，浇铸后在真空状态下维持5-10min，冷却定型得到合 金。
[0015] 在制得的合金上取样分析，N含量为20ppm，H含量为lppm，经现有真空冶炼方法制 得的镍基合金一般N含量在70ppm左右，H含量在2ppm左右，由此可见采用本发明方法可 将杂质最大限度的脱除，提高合金的纯度。
[0016] 实施例二：采用本发明方法冶炼In617号合金，方法包括如下步骤，⑴将镍基合 金原料投入冶炼炉中的真空熔炼室中，将真空熔炼室抽真空：其原料为现有技术中镍基合 金通常使用的原材料；
[0017] (2)将真空熔炼室加热，使真空熔炼室中的镍基合金原料熔化，维持真空熔炼室中 真空度I. 0-2. OPa :加热的温度视原材料的成分而定，一般为1000-1500°C ;
[0018] (3)待真空熔炼室中的原料完全熔化后，向真空熔炼室中通入惰性气体进行精炼， 维持真空熔炼室中的压强为5-10Pa :基合金原材料溶液开始受热后，不再产生气泡趋于平 静时进入精炼，此时向真空熔炼室通入惰性气体，惰性气体向真空熔炼室中通入的流量为 0. 35min/L，惰性气体包括氩气和氦气，氩气和氦气的流量比为5 :5,此阶段维持5-10min， 在精炼期加入Al、Ti进行合金化；
[0019] (4)精炼结束后，进行浇铸，可以在浇铸时加入原材料中的稀土元素，浇铸后在真 空状态下维持5-10min，冷却定型得到合金。
[0020] 步骤⑶中在选择惰性气体中的质量配比关系、流量时，一是出于经济成本的考 虑，再有就是要保证真空熔炼室的压强，使惰性气体与杂质气体之间有合理的分压，使得杂 质气体能够被惰性气体带出，从镍基合金原材料中脱除，以下是组成惰性气体氩气和氦气 流量比，以及惰性气体流量与最终得到合金纯度关联性的试验，用以说明本发明选择氩气 和氦气流量比、惰性气体流量的选择过程：
[0021]
[0022] 由上述表格可知，经现有真空冶炼方法制得的镍基合金一般N含量在70ppm左右， H含量在2ppm左右，由此可见采用本发明方法可将杂质最大限度的脱除，提高合金的纯度。
[0023] 实施例三：采用本发明方法冶炼In617号合金，方法包括如下步骤，（1)将镍基合 金原料投入冶炼炉中