改性的镍基铸造高温合金及制备方法技术

本公开提供了一种改性的镍基铸造高温合金及制备方法，其中，改性的镍基铸造高温合金包括：改性的IN939高温合金，改性的IN939高温合金的组分以质量百分比计包括：C为0.11

【技术实现步骤摘要】
改性的镍基铸造高温合金及制备方法


[0001]本公开属于高温合金铸造领域，尤其涉及一种改性的镍基铸造高温合金及制备方法。

技术介绍

[0002]高温合金复杂薄壁铸件是航空航天动力系统高等技术装备的关键构件，其制造能力和水平在一定程度上代表了一个国家制造技术的能力和水平。由于对较高性能、较高可靠性和结构减重的需求，导向器、机匣等为代表的高温合金复杂薄壁铸件向着结构复杂化、薄壁轻量化和尺寸精确化发展，对铸件良好充型、组织均细化且少或无缺陷提出了较高的要求。同时，随着发动机效率和转速的不断提升，该类铸件的使用温度不断提高，需要采用耐较高温度的合金。然而，一些镍基铸造的高温合金在制造铸件时，因铸件的结构变化程度较高，使得镍基铸造的高温合金的铸造性能和补焊性能较差，导致形成铸件时存在欠铸和缩孔等缺陷问题，降低了铸件的成品率和使用性能，影响了该铸件的使用。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本公开提供了一种改性的镍基铸造高温合金及制备方法，以期至少部分地解决上述的技术问题。
[0004]为了解决上述技术问题，作为本公开的一个方面，提供了一种改性的镍基铸造高温合金，其中，上述改性的镍基铸造高温合金包括：改性的IN939高温合金；
[0005]上述改性的IN939高温合金的组分以质量百分比计包括：C为0.11
‑
0.16％、B为0.006
‑
0.018％。
[0006]根据本公开的实施例，上述改性的IN939高温合金的组分包括：Cr为22.24％，Co为18.73％、W为1.97％、Nb为0.89％、Ta为1.24％、Ti为3.66％、Al为1.90％、Mo为0.0063％、P为0.0015％、Mn为0.0035％、C为0.11
‑
0.16％、Zr为0.006％、B为0.006
‑
0.018％、Hf为0.019％、V为0.006％、Fe为0.030％、杂质≤0.01％、Ni为余量，其中，各组分的百分比为质量百分比。
[0007]根据本公开的实施例，在浇注温度为1450℃和模壳温度为900℃条件下进行的流动性测试中，上述改性的IN939高温合金的流线长度包括：369
‑
546mm。
[0008]根据本公开的实施例，上述改性的IN939高温合金的液相线温度大于1330℃；改性的IN939高温合金使用的工作温度包括：0
‑
870℃。
[0009]作为本公开的另一个方面，还提供了一种改性的镍基铸造高温合金的制备方法，包括：
[0010]将添加剂和未改性的镍基铸造高温合金放入至真空感应熔炼炉中进行熔炼，得到改性的镍基铸造高温合金；
[0011]其中，上述未改性的镍基铸造高温合金包括：未改性的IN939高温合金。
[0012]根据本公开的实施例，上述添加剂包括：硼颗粒和碳粉末。
[0013]根据本公开的实施例，相对于2000g未改性的IN939合金，上述硼颗粒的用量包括：3
‑
30g；
[0014]上述碳粉末的用量包括：0
‑
100g。
[0015]根据本公开的实施例，上述未改性的IN939高温合金中的组分包括：
[0016]Cr为22.24％，Co为18.73％、W为0.89％、Ta为1.24％、Ti为3.66％、Al为1.9％、Mo为0.0063％、P为0.0015％、Mn为0.0035％、C为0.11％、Zr为0.006％、B为0.0042％、Hf为0.019％、V为0.006％、Fe为0.030％、杂质≤0.01％、余量为Ni，其中，各组分的百分比为质量百分比。
[0017]根据本公开的实施例，上述炼的真空压力包括：6
×
10
‑2MPa；上述熔炼的温度包括：1550
‑
1600℃。
[0018]根据本公开的实施例，上述熔炼的时间包括：10～30min。
[0019]基于上述技术方案可知，本公开提供的一种改性的镍基铸造高温合金及制备方法，至少包括以下之一的有益效果：
[0020](1)在本公开的实施例中，镍基铸造的IN939是一种合金化程度较高且凝固区间较宽的高温合金，通过调控IN939高温合金中硼和碳组分含量制备改性的IN939高温合金，利用硼和碳原子具有较大的原子半径，使得改性的IN939高温合金在凝固过程中的硼组分较难进入到面心立方结构γ枝晶的八面体间隙中；以及改性的IN939高温合金在凝固的过程中，硼和碳原子不断地被排挤到残余液体中，在固/液界面前沿形成富硼膜，并且随着硼和碳含量的增加富硼膜的厚度越厚，降低了硼原子和碳原子的迁移速率，使得γ枝晶的生长速率减慢，枝晶搭接现象较晚出现，从而提高了改性的IN939高温合金的流动性。
[0021](2)在本公开的实施例中，硼和碳作为表面活性元素，具有正吸附作用，容易被吸附在界面或表面上，使得熔体表面的硼和碳元素浓度大于熔体内部的浓度，使得合金熔体表面的张力降低，从而提高合金的流动性。
[0022](3)在本公开的实施例中，改性的IN939高温合金中硼和碳组分含量在晶界的偏聚时可以强化晶界，当硼和碳组分含量超过其溶解度后，会沿着晶界析出颗粒状的硼化物和碳化物，可以钉扎晶界、阻碍晶界的滑移变形，从而起到强化晶界、改善合金拉伸、持久和蠕变性能。
[0023](4)本公开提供了一种较为简单的方法来制备改性的镍基铸造的IN939高温合金，通过调控未改性的IN939高温合金中的硼和碳组分含量，可以在不降低合金力学性能的前提下，提高改性的IN939高温合金的流动性能。
附图说明
[0024]图1A是本公开对比例1中未改性的IN939高温合金的实物图；
[0025]图1B
‑
F是本公开实施例中不同含量的碳和硼组分对改性的IN939高温合金流动性影响的实物图；
[0026]图2是本公开实施例1～5中不同含量的硼和碳组分对制备改性的IN939高温合金在不同温度下对表面张力影响的效果图。
具体实施方式
[0027]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本公开作进一步的详细说明。
[0028]基于现有镍基铸造的高温合金在铸件时存在欠铸和缩孔等缺陷问题，降低了铸件的成品率和使用性能，而铸件的成形能力与铸造工艺和合金材料密切相关，合金的流动性在理论上又直接关系到金属的充型能力。目前，在生产过程中经常采用具有较高的浇注温度和模壳温度的铸造工艺来提高合金的流动性，但是这种做法会使合金凝固后的晶粒组织变大，降低铸件的力学性能。因此，在铸造过程中除需考虑合金本身的特性之外，如何在不降低铸件(合金)的力学性能的前提下，如何提高合金流动性，获得良好成形完整的铸件和减少缺陷产生，并且可以间接细化晶粒，提高铸件综合性能，对于大型、复杂薄壁铸件的成形质量具有重要的意义。然而，在不同组成的合金体系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性的镍基铸造高温合金，其中，所述改性的镍基铸造高温合金包括：改性的IN939高温合金；所述改性的IN939高温合金中以质量百分比计包括：C为0.11
‑
0.16％、B为0.006
‑
0.018％。2.根据权利要求1所述的高温合金，其中，所述改性的IN939高温合金的组分包括：Cr为22.24％，Co为18.73％、W为1.97％、Nb为0.89％、Ta为1.24％、Ti为3.66％、Al为1.90％、Mo为0.0063％、P为0.0015％、Mn为0.0035％、C为0.11
‑
0.16％、Zr为0.006％、B为0.006
‑
0.018％、Hf为0.019％、V为0.006％、Fe为0.030％、杂质≤0.01％、Ni为余量，其中，各组分的百分比为质量百分比。3.根据权利要求1所述的高温合金，其中，在浇注温度为1450℃和模壳温度为900℃条件下进行的流动性测试中，所述改性的IN939高温合金的流线长度包括：369
‑
546mm。4.根据权利要求1所述的高温合金，其中，所述改性的IN939高温合金的液相线温度大于1330℃；所述改性的IN939高温合金使用的工作温度包括：0
‑
870℃。5.一种改...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，介子奇，郭敏，刘淼楠，刘鼎元，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：