[发明专利]一种高温合金试棒的细晶铸造方法

说明书

本发明公开了一种高温合金试棒的细晶铸造方法，属于精密铸造技术领域。该方法主要通过高壳型温度、低浇铸温度、快速浇铸等手段，降低合金在凝固过程中液相的温度梯度，促进柱状晶‑等轴晶(CET)转变，所制备的高温合金试棒具备细小等轴晶组织且不存在严重疏松缺陷。本发明不需要借助其他辅助设备或添加剂，仅通过浇铸过程热量控制即实现了高温合金力学试棒凝固组织的有效细化，具有简单便捷、易操作、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及精密铸造技术领域，具体涉及一种高温合金试棒的细晶铸造方法。

背景技术

新型铸造高温合金在设计和研制过程中需要经常对合金进行力学性能测试，而铸造高温合金的力学性能与其凝固组织状态密切相关。与粗大柱状晶相比，细小等轴晶能够使合金获得更好的中、低温强韧性匹配和疲劳性能。

合金凝固组织细化是铸造高温合金制备的重要课题，目前主要组织细化方法有物理法、化学法和热控法。物理法主要通过采用机械振动、电磁搅拌的物理方式干扰合金凝固过程而实现组织细化，但所需设备一般较为复杂，成本较高；化学法主要通过添加形核剂，提高合金在凝固过程中的形核率，进而细化组织，但这种方法易在合金中引入夹杂物等杂质。热控法主要采用浇铸热量控制的方法实现组织控制，不需要借助其他辅助设备或添加剂，具有简单便捷、易操作、成本低等优点。本发明仅通过浇铸热量控制以及特殊的浇铸工艺设计，即实现了高温合金力学试棒凝固组织的有效细化，改善了合金的强韧性匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温合金试棒的细晶铸造方法，通过控制浇铸温度与壳型温度，在不借助其他辅助设备和添加剂的情况下，简单、便捷、低成本地实现铸造高温合金力学性能试棒的细晶铸造。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高温合金试棒的细晶铸造方法，该方法包括以下步骤：

(1)浇铸壳型准备：准备熔模铸造壳型，并在马弗炉中预热；

(2)合金熔体准备：将母合金在半连续真空感应炉中熔化并保温；

(3)合金浇铸：将步骤(1)预热后的壳型装入半连续真空感应炉，抽真空后移动到浇铸位置快速完成浇铸。

步骤(1)中采用的浇铸壳型具有浇口杯、直浇道、上浇盘、下浇盘和铸造试棒等结构。壳型上共有12支试棒，位于上、下盘之间，在浇盘外围圆周上等分布置。试棒可用于加工螺纹外径不大于14mm的标准圆棒力学性能试样。

步骤(1)中采用的浇铸壳型包括浇口杯、直浇道、上浇盘、下浇盘和铸造试棒，其中：所述直浇道的顶端连接浇口杯、中部连接上浇盘、底部连接下浇盘，铸造试棒共12支，位于上浇盘和下浇盘的外圆周之间并均匀分布；试棒可用于加工螺纹外径不大于14mm的标准圆棒力学性能试样。

步骤(1)中，浇铸壳型以空壳包棉的形式进行浇铸准备，所述空壳包棉形式是指采用整体包覆1-2层保温棉的形式对浇铸壳型进行保温，浇铸壳型包覆保温使用型号为“1430”、厚度为10-30mm的硅酸铝棉。

步骤(1)中，保温棉包覆壳型在马弗炉中进行预热，预热温度为1050-1150℃，保温时间为4-6h。

步骤(2)中，将高温合金母合金锭在真空感应熔炼炉的坩埚内熔化，在过热度为15℃至40℃的状态下保温，禁止对合金熔体进行高温过热处理。

步骤(3)中，浇铸壳型在马弗炉中取出后迅速放入半连续真空感应熔炼炉的下腔室中并抽真空。当下腔室真空度达到1-10Pa后打开上、下腔室联通活板门，将浇铸壳型上升至浇铸位置。

步骤(3)中，壳型就位后立即进行浇铸，浇铸速度不低于1.5kg/s。