CN110468357A - 一种高寿命抗热差变形金属板材及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属板材技术领域，尤其是一种高寿命抗热差变形金属板材，按重量份包括以下成分：铁10‑15份、钼1‑2.5份、镍50‑60份、铝10‑15份、钛2‑2.5份、铬0.1‑0.4份、氧化钇1‑1.5份、氧化镧0.5‑0.6份、短切碳纤维0.4‑0.6份，稀土元素0.1‑0.5份。本发明还包括一种高寿命抗热差变形金属板材的加工方法，本发明通过在合金原料中添加了钛、铬、短切碳纤维和稀土元素，利用各合金元素的特定的合理配比确保了合金获得良好综合性能，与现有合金相比，具有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。

Description

一种高寿命抗热差变形金属板材及加工方法
技术领域
本发明涉及金属板材技术领域，尤其涉及一种高寿命抗热差变形金属板材及加工方法。
背景技术
高温合金是一种能够在600℃以上及一定应力条件下长期工作的金属材料。主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、高压压气机盘和燃烧室等高温部件，还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置。随着生产力的不断发展，工业用镍基高温合金的使用需求不断提高，现有的镍基高温合金，寿命低，抗热差变形性能差，各方面性能已渐渐无法满足市场的使用需求，为此我们提出一种高寿命抗热差变形金属板材及加工方法来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在现有的高温合金寿命低，抗热差变形性能差的缺点，而提出的一种高寿命抗热差变形金属板材及加工方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种高寿命抗热差变形金属板材，按重量份包括以下成分：铁10-15份、钼1-2.5份、镍50-60份、铝10-15份、钛2-2.5份、铬0.1-0.4份、氧化钇1-1.5份、氧化镧0.5-0.6份、短切碳纤维0.4-0.6份，稀土元素0.1-0.5份。
一种高寿命抗热差变形金属板材的加工方法，包括以下步骤：
S1、按重量份取合金原料进行除杂并投入球磨机内混合处理；
S2、将步骤S1中的混合金属原料投入真空感应炉中熔炼达熔融状态，并进行浇铸作业；
S3、将浇铸的合金重熔，并且采用充氦气冷却的冷却方式，用氦气压强为200Pa-250Pa工艺生产出重熔合金锭；
S4、将重熔合金锭表面喷涂玻璃润滑剂，并放入高温电阻炉内阶梯均匀化热处理；
S5、将步骤S4中得到的重熔合金锭表面再次喷涂玻璃润滑剂，喷涂厚度为0.5-1mm,然后经过轧制变形后形成符合设计尺寸的合金板结构，并进行中温保温处理，然后从中温保温处理的温度升温到1200～1300℃进行高温固溶处理，最后进行低温时效处理，获得寿命抗热差变形金属板材。
优选的，在步骤S1中所述球磨机的转速为200-300r/min，混料时间为3-4小时，球料比为1.2:1。
优选的，在步骤S2中采用上注法浇铸，浇铸过程中使用的锭模用钢水烫过，上部加保温帽口，浇注口与保温冒口距离为350-400mm，保持钢液成股流下。
优选的，在步骤S3中，所述重熔的熔炼电压为30V-36V,熔炼电流为1500A-2000A,熔滴速率为6滴/s-8滴/s。
优选的，在步骤S5中按6±2℃/min的冷却速率先缓冷至1020-1050℃，然后按50±15℃/min的冷却速率快冷至室温。
本发明提出的一种高寿命抗热差变形金属板材及加工方法，有益效果在于：本发明通过在合金原料中添加了钛、铬、短切碳纤维和稀土元素，利用各合金元素的特定的合理配比确保了合金获得良好综合性能，与现有合金相比，本发明加工得到的高寿命抗热差变形金属板材具有的优势包括：优良的可加工性能；较高的高温力学性能和组织稳定性；具有优异的抗氧化性能；本发明的加工工艺生产总成本低，具有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
一种高寿命抗热差变形金属板材，按重量份包括以下成分：铁10份、钼1份、镍50份、铝10份、钛2份、铬0.1份、氧化钇1份、氧化镧0.5份、短切碳纤维0.4份，稀土元素0.1-份。
一种高寿命抗热差变形金属板材的加工方法，包括以下步骤：
S1、按重量份取合金原料进行除杂并投入球磨机内混合处理，在步骤S1中所述球磨机的转速为200r/min，混料时间为4小时，球料比为1.2:1。；
S2、将步骤S1中的混合金属原料投入真空感应炉中熔炼达熔融状态，并进行浇铸作业，此过程采用上注法浇铸，浇铸过程中使用的锭模用钢水烫过，上部加保温帽口，浇注口与保温冒口距离为350mm，保持钢液成股流下。；
S3、将浇铸的合金重熔，所述重熔的熔炼电压为30V,熔炼电流为1500A, 熔滴速率为6滴/s，并且采用充氦气冷却的冷却方式，用氦气压强为200Pa工艺生产出重熔合金锭；
S4、将重熔合金锭表面喷涂玻璃润滑剂，并放入高温电阻炉内阶梯均匀化热处理；
S5、将步骤S4中得到的重熔合金锭表面再次喷涂玻璃润滑剂，喷涂厚度为0.5mm,然后经过轧制变形后形成符合设计尺寸的合金板结构，并进行中温保温处理，然后从中温保温处理的温度升温到1200℃进行高温固溶处理，最后进行低温时效处理，按6℃/min的冷却速率先缓冷至1020℃，然后按50℃/min的冷却速率快冷至室温，获得寿命抗热差变形金属板材。
实施例二
一种高寿命抗热差变形金属板材，按重量份包括以下成分：铁15份、钼2.5份、镍60份、铝15份、钛2.5份、铬0.4份、氧化钇1.5份、氧化镧0.6份、短切碳纤维0.6份，稀土元素0.5份。
一种高寿命抗热差变形金属板材的加工方法，包括以下步骤：
S1、按重量份取合金原料进行除杂并投入球磨机内混合处理，在步骤S1中所述球磨机的转速为300r/min，混料时间为4小时，球料比为1.2:1。；
S2、将步骤S1中的混合金属原料投入真空感应炉中熔炼达熔融状态，并进行浇铸作业，此过程采用上注法浇铸，浇铸过程中使用的锭模用钢水烫过，上部加保温帽口，浇注口与保温冒口距离为400mm，保持钢液成股流下。；
S3、将浇铸的合金重熔，所述重熔的熔炼电压为36V,熔炼电流为2000A, 熔滴速率为8滴/s，并且采用充氦气冷却的冷却方式，用氦气压强为250Pa工艺生产出重熔合金锭；
S4、将重熔合金锭表面喷涂玻璃润滑剂，并放入高温电阻炉内阶梯均匀化热处理；
S5、将步骤S4中得到的重熔合金锭表面再次喷涂玻璃润滑剂，喷涂厚度为1mm,然后经过轧制变形后形成符合设计尺寸的合金板结构，并进行中温保温处理，然后从中温保温处理的温度升温到1300℃进行高温固溶处理，最后进行低温时效处理，按7℃/min的冷却速率先缓冷至1020℃，然后按60℃/min的冷却速率快冷至室温，获得寿命抗热差变形金属板材。
实施例三
一种高寿命抗热差变形金属板材，按重量份包括以下成分：铁13份、钼2份、镍55份、铝14份、钛2.4份、铬0.3份、氧化钇1.4份、氧化镧0.5份、短切碳纤维0.5份，稀土元素0.3份。
一种高寿命抗热差变形金属板材的加工方法，包括以下步骤：
S1、按重量份取合金原料进行除杂并投入球磨机内混合处理，在步骤S1中所述球磨机的转速为250r/min，混料时间为3.5小时，球料比为1.2:1。；
S2、将步骤S1中的混合金属原料投入真空感应炉中熔炼达熔融状态，并进行浇铸作业，此过程采用上注法浇铸，浇铸过程中使用的锭模用钢水烫过，上部加保温帽口，浇注口与保温冒口距离为380mm，保持钢液成股流下。；
S3、将浇铸的合金重熔，所述重熔的熔炼电压为30V-36V,熔炼电流为1800A, 熔滴速率为7滴/s，并且采用充氦气冷却的冷却方式，用氦气压强为240Pa工艺生产出重熔合金锭；
S4、将重熔合金锭表面喷涂玻璃润滑剂，并放入高温电阻炉内阶梯均匀化热处理；
S5、将步骤S4中得到的重熔合金锭表面再次喷涂玻璃润滑剂，喷涂厚度为0.6mm,然后经过轧制变形后形成符合设计尺寸的合金板结构，并进行中温保温处理，然后从中温保温处理的温度升温到1250℃进行高温固溶处理，最后进行低温时效处理，按5℃/min的冷却速率先缓冷至1040℃，然后按45℃/min的冷却速率快冷至室温，获得寿命抗热差变形金属板材。
本发明通过在合金原料中添加了钛、铬、短切碳纤维和稀土元素，利用各合金元素的特定的合理配比确保了合金获得良好综合性能，与现有合金相比，本发明加工得到的高寿命抗热差变形金属板材具有的优势包括：优良的可加工性能；较高的高温力学性能和组织稳定性；具有优异的抗氧化性能；本发明的加工工艺生产总成本低，具有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高寿命抗热差变形金属板材，其特征在于，按重量份包括以下成分：铁10-15份、钼1-2.5份、镍50-60份、铝10-15份、钛2-2.5份、铬0.1-0.4份、氧化钇1-1.5份、氧化镧0.5-0.6份、短切碳纤维0.4-0.6份，稀土元素0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种高寿命抗热差变形金属板材的加工方法，包括以下步骤：
S1、按重量份取合金原料进行除杂并投入球磨机内混合处理；
S2、将步骤S1中的混合金属原料投入真空感应炉中熔炼达熔融状态，并进行浇铸作业；
S3、将浇铸的合金重熔，并且采用充氦气冷却的冷却方式，用氦气压强为200Pa-250Pa工艺生产出重熔合金锭；
S4、将重熔合金锭表面喷涂玻璃润滑剂，并放入高温电阻炉内阶梯均匀化热处理；
S5、将步骤S4中得到的重熔合金锭表面再次喷涂玻璃润滑剂，喷涂厚度为0.5-1mm,然后经过轧制变形后形成符合设计尺寸的合金板结构，并进行中温保温处理，然后从中温保温处理的温度升温到1200～1300℃进行高温固溶处理，最后进行低温时效处理，获得寿命抗热差变形金属板材。
3.根据权利要求2所述的一种高寿命抗热差变形金属板材的加工方法，其特征在于，在步骤S1中所述球磨机的转速为200-300r/min，混料时间为3-4小时，球料比为1.2:1。
4.根据权利要求2所述的一种高寿命抗热差变形金属板材的加工方法，其特征在于，在步骤S2中采用上注法浇铸，浇铸过程中使用的锭模用钢水烫过，上部加保温帽口，浇注口与保温冒口距离为350-400mm，保持钢液成股流下。
5.根据权利要求2所述的一种高寿命抗热差变形金属板材的加工方法，其特征在于，在步骤S3中，所述重熔的熔炼电压为30V-36V,熔炼电流为1500A-2000A, 熔滴速率为6滴/s-8滴/s。
6.根据权利要求2所述的一种高寿命抗热差变形金属板材的加工方法，其特征在于，在步骤S5中按6±2℃/min的冷却速率先缓冷至1020-1050℃，然后按50±15℃/min的冷却速率快冷至室温。
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