[发明专利]一种提高GH4720Li合金W元素成分均匀性的方法

说明书

技术领域

本发明属于高温合金冶炼技术领域，具体涉及一种提高GH4720Li合金W元素成分均匀性的方法。

背景技术

GH4720Li是一种镍基时效强化型高温合金，主要用于制造使用温度为650-750℃的高性能压气机和涡轮盘以及在短时间内900℃使用的涡轮盘。GH4720Li的合金化程度非常高，同时也带来了高温合金铸锭中的合金元素偏析。经过熔炼的铸锭在凝固过程中由于偏析作用易形成低熔点γ+γ＇共晶、η相和Ni₅Zr等低熔点组织，这对后续的均匀化处理和锻造制造了困难，同时也对GH720Li的变形提出了严峻的考验。

该合金中合金元素的含量较高达到40％以上，Al、Ti元素大大增加了主要沉淀强化相γ＇相的含量，大量的Co、Mo等固溶强化元素以及起晶间强化的Zr、B等元素，使该高温合金具有优良的高温性能，其中W元素既能起到固溶强化的作用，也可以进入γ＇相中，增加γ＇与基体间的错配度；同时W元素也能够明显降低基体的层错能，有效改善高温合金的蠕变性能。因此提高W元素在铸锭中的均匀性，对于提高铸锭均匀性，改善锻造性能，具有重要作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高GH4720Li合金W元素成分均匀性的方法，解决了现有Φ440-560mm规格GH4720Li铸锭中存在的W元素分布不均匀的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种提高GH4720Li合金W元素成分均匀性的方法，具体包括以下步骤：

步骤1，按照GH4720Li合金配比，确定原料电解镍、纯铬、电钴、镍钨合金、镍钼合金、纯钛、纯铝、镍硼合金、纯锆、碳的用量；

步骤2，真空感应熔炼：

将步骤1所述原料分别加入真空感应炉中进行真空感应熔炼为铸锭；

步骤3，真空自耗熔炼：

对步骤3得到的铸锭进行两次真空自耗熔炼，第二次真空自耗熔炼采用低熔速控制熔炼。

本发明的特点还在于，

步骤1中镍钨合金为NiW45中间合金。

步骤1中电解镍、电钴进行表面处理，处理完成后表面应洁净且呈现金属亮色，然后与镍钨合金、镍钼合金、纯钛、纯铝、纯铬在100℃下进行10h的干燥。

步骤2具体为：首先加入电解镍、纯铬、电钴、镍钨合金、镍钼合金和碳熔化，熔化速度小于1/4最大炉容量/h，然后加入纯钛、纯铝、镍硼合金、纯锆进行精炼；精炼后控制浇注温度浇注。

精炼温度为1450-1550℃，精炼时间为30-90min；浇注温度为1450-1550℃。

浇注锭模规格为Φ280～Φ400mm。

步骤3中一次真空自耗熔炼采用Φ340～480mm的坩埚，熔前漏气率控制在2.0Pa/min以下，在熔炼过程中真空度控制在2.0Pa以下，熔炼电流选择2～10kA，熔炼电压选择22～25V，熔速控制在4-7kg/min，熔炼后冷却时间大于1.0小时。

步骤3中二次真空自耗熔炼，采用Φ410～560mm的坩埚，熔前漏气率控制在1.0Pa/min以下，在熔炼过程中真空度控制在1.0Pa以下，熔炼电流选择2～8kA，熔炼电压选择21～25V，熔速控制在2-5kg/min，熔炼后冷却时间大于1.0小时。

步骤3中两次真空自耗熔炼过程中充入氦气冷却，充氦压力控制在200-600Pa。

本发明的有益效果是，一种提高GH4720Li合金W元素成分均匀性的方法，采用NiW中间合金代替高熔点的W金属，使用真空感应熔炼加两次真空自耗熔炼的熔炼方式，在第三次熔炼中使用低熔速控制的方法实现过程稳定控制。本发明在保证不降低铸锭成品率的前提下，使得铸锭中的W元素分布更加均匀。解决了由于W元素成分分布不均匀导致的铸锭各位置成分差异，从而影响合金的锻造工艺，对于解决W元素的成分均匀性及锻件的性能均匀性具有重要作用。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是实施例1制得的铸锭头部横向九点W元素分布图；

图3是实施例1制得的铸锭纵向五点W元素分布图；

图4是实施例2制得的铸锭头部横向九点W元素分布图；

图5是实施例2制得的铸锭纵向五点W元素分布图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明一种提高GH4720Li合金W元素成分均匀性的方法，如图1所示，具体包括以下步骤：