[发明专利]一种高纯镍钽中间合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种高纯镍钽中间合金及其制备方法，高纯镍钽中间合金按质量含量计，包括30.0～45.0wt％的Ta、O≤0.015wt％、N≤0.005wt％和余量的Ni。通过设计合金成分，使高纯镍钽中间合金的熔点和密度均接近于基体镍，且成分偏析较小，代替金属Ta用于镍基高温合金熔炼时，能够降低与基体镍的熔点差和密度差，有效地防止成分偏析的发生；通过真空感应熔炼过程加入微量的C降低高纯镍钽中间合金中气体杂质元素O和N的含量，能够很好的满足高温合金低气体杂质含量要求。结果表明，本发明提供的高纯镍钽中间合金熔点为1400～1510℃，密度为10.4～11.3g/cm³，成分偏析较小；气体杂质元素O≤0.015wt％和N≤0.005wt％，气体杂质含量较小。本发明提供的制备方法简单，易于控制，适用于大规模工业生产。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及中间合金，尤其是一种高纯镍钽中间合金及其制备方法。

背景技术

镍基高温合金由于具有高的室温和高温强度、良好的抗高温氧化和抗热腐蚀性、优异的抗高温蠕变和疲劳抗力、良好的组织稳定性，广泛用于制作航空喷气发动机和工业燃气轮机的热端部件。

Ta被认为是一种对高温强度和高温抗氧化能力都有益的元素，上世纪60年代美国首先在B-1900合金中加入4wt％Ta，显著提高了合金的高温抗热腐蚀能力和组织稳定性。

Ta在高温合金中主要起到强化γ'相的作用，约90％的Ta会进入到γ'相中。Ta进入γ'相，提高了其数量和溶解温度，改变其组成，从而提高γ'相反相筹界能，相应提高了高温合金的强度和抗蠕变性能。溶于γ'相的Ta原子会一直在γ'相中聚集、长大和溶解，因此Ta提高了高温合金的组织稳定性。溶于γ'相基体中的Ta原子，还可以以TCP相的形式析出。

高温合金真空感应熔炼时直接使用金属Ta，金属Ta(熔点：2996℃，密度：16.65g/cm³)与基体镍(熔点：1455℃，密度：8.92g/cm³)的熔点差和密度差分别为1541℃和7.73g/cm³，大的熔点差和密度差会造成高温合金严重的成分偏析问题。

高温合金对气体杂质元素O和N含量很敏感，对气体含量要求非常严格，因此对其所用的原材料纯金属或中间合金中的O和N含量要求越低越好，而中间合金的生产工艺决定了其O和N含量要控制在较低的水平是十分困难的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高纯镍钽中间合金及其制备方法。本发明提供的高纯镍钽中间合金(熔点：1400～1510℃，密度：10.4～11.3g/cm³)与基体镍(熔点：1455℃，密度：8.92g/cm³)的熔点和密度均接近，用于高温合金真空感应熔炼时，能够很好的解决成分偏析问题；本发明提供的高纯镍钽中间合金中气体杂质元素O≤0.015wt％和N≤0.005wt％，气体杂质含量较小，用于高温合金真空感应熔炼时，能够很好的满足高温合金低气体杂质含量要求。

本发明提供了一种高纯镍钽中间合金，按质量含量计，包括30.0～45.0wt％的Ta、O≤0.015wt％、N≤0.005wt％和余量的Ni。

优选地，所述高纯镍钽中间合金包括35.0～40.0wt％的Ta、O≤0.010wt％、N≤0.003wt％和余量的Ni。

优选地，所述高纯镍钽中间合金熔点为1400～1440℃。

优选地，所述高纯镍钽中间合金密度为10.6～10.9g/cm³。

本发明还提供了上述高纯镍钽中间合金的一种制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将Ni、Ta和C进行干燥；