【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鎳鉻合金制備，具體涉及一種鎳鉻高溫中間合金及其制備方法和應用。
技術介紹
1、高溫合金因其優異的耐高溫特性，主要被用于航空發動機、燃氣輪機等領域，隨著航空發動機推重比的不斷增加，燃氣輪機的使用環境越來越苛刻，所以對高溫合金的要求也越來越高，使得高溫合金的合金化程度也越來越高，
2、對于鎳基高溫合金，添加的合金元素主要有cr、co、w、mo、al、ti、v、nb等，合金元素的添加量從25％不斷增長到45％左右，合金化程度的不斷提高，所添加的合金元素之間的熔點差異也越來越大，如電解鎳的熔點是1453℃，金屬鉻的熔點是1856℃，金屬鈮的熔點是2468℃。為了使得高熔點元素能夠熔化，不斷提高熔化溫度，勢必導致低熔點元素的揮發，為平衡各種元素熔化溫度的差異，在高溫合金熔煉過程中，大量添加各種中間合金，而鎳基高溫合金中，最主要的添加元素有cr元素，含量一般在20％左右；nb元素，含量一般在7％左右，所以鎳鉻鈮中間合金的用量很大，品質的要求也很高，如何開發一種高品質的鎳鉻鈮中間合金以提高鎳基高溫合金的綜合性能是本領域亟需解決的問題。
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本專利技術提供了一種鎳鉻高溫中間合金及其制備方法和應用。
2、本專利技術設計的一種鎳鉻高溫中間合金，其組成為：
3、cr：14.0～15％，nb：34.3～35％，si：0.031～0.04％，al：0.059～0.07％，fe：0.051～0.06％，c：0.014～0.02％
4、說明：對于鎳基高溫合金，添加的合金元素主要有cr、co、w、mo、al、ti、v、nb等，合金元素的添加量從25％不斷增長到45％左右，合金化程度的不斷提高，所添加的合金元素之間的熔點差異也越來越大，如電解鎳的熔點是1453℃，金屬鉻的熔點是1856℃，金屬鈮的熔點是2468℃。若將金屬以單質的形式直接加入則容易因熔點差、密度差而引起成分偏析。真空感應熔煉時以中間合金為原料制備特定組分的鎳鉻鈮合金，能夠有效提高合金的穩定性。
5、本專利技術設計的一種鎳鉻高溫中間合金的制備方法，包括以下步驟：
6、sa1、原材料準備：按照設計需求準備金屬料，使金屬料中各組分按重量百分比計滿足要求；
7、sa2、裝爐：將配好的金屬料裝入真空感應爐中，熔煉坩堝采用cao坩堝；
8、sa3、抽真空：開啟機械泵，打開低真空擋板閥抽真空，待真空爐內真空壓力低于0.08mpa以下時，開啟羅茨泵；
9、sa4、熔煉：當真空爐內真空壓力低于≤0.1pa時，加熱升溫：首先功率從零升至20～30kw，保溫5～10min；然后功率升至40～50kw，保溫5～10min最后功率升至60～70kw，保持該功率至坩堝內金屬料熔清；
10、sa5、脫氧精煉：待金屬料全部熔清后，通過二次加料漏斗加入脫氧劑，保持功率不變，脫氧10～15min；
11、sa6、澆鑄：降低功率至25～35kw，保持5～6min后開始澆鑄；
12、sa7、出爐：澆鑄完成后，關閉加熱，冷卻60min后出爐，制得鎳鉻高溫中間合金，記為nicrnb中間合金。
13、說明：通過采用真空感應熔煉法制備鎳鉻鈮中間合金，鎳鉻鈮中間合金氣體含量低、夾雜物少且成分均勻。
14、本專利技術還提供了一種上述鎳鉻高溫中間合金的應用，將該鎳鉻高溫中間合金用于制備鎳鉻高溫復合合金零件，步驟包括：
15、sb1、制備高溫合金基體：
16、以nicrnb中間合金為原料，通過熔鑄法制備高溫合金基體，記為nicrnb基體；
17、sb2、制備高溫界面合金構件：
18、sb2-1、混合粉末：以sb1中nicrnb中間合金為原料，通過等離子旋轉電極霧化法制備粒徑范圍為20～40μm的nicrnb合金粉末；準備摻雜有3mol％y2o3的zro2粉末；將nicrnb合金粉末和zro2粉末按設計需求分批混合均勻；
19、sb2-2、設計合金梯度結合層參數：通過3dp工藝設計零件立體圖，并基于切片軟件設計合金梯度結合層參數：
20、z0：zro2粉末：0vol％，nicrnb合金粉末：100vol％，層厚：0.15～0.2mm；
21、z1：zro2粉末：20vol％，nicrnb合金粉末：80vol％，層厚：0.15～2mm；
22、z2：zro2粉末：40vol％，nicrnb合金粉末：60vol％，層厚：0.1～0.15mm；
23、z3：zro2粉末：50vol％，nicrnb合金粉末：50vol％，層厚：0.1～0.15mm；
24、z4：zro2粉末：60vol％，nicrnb合金粉末：40vol％，層厚：0.1～0.15mm；
25、z5：zro2粉末：80vol％，nicrnb合金粉末：20vol％，層厚：0.15～0.2mm；
26、z6：zro2粉末：100vol％，nicrnb合金粉末：0vol％，層厚：0.15～0.2mm；
27、sb2-3、粘結燒制：按照sb2-2中零件立體圖的形狀和層厚參數逐層噴射混合粉末和粘結劑，高溫燒結去除粘結劑制得高溫界面合金構件，記為zro2-nicrnb構件；
28、sb3、制備鎳鉻高溫復合合金零件：
29、首先將sb2-3中zro2-nicrnb構件在梯度溫度下烘干，然后與sb1-2中nicrnb基體結合，最后在140～160mpa下通過真空熱壓燒結制得鎳鉻高溫復合合金零件。
30、進一步地，sb2-1中nicrnb合金粉末和zro2粉末按設計需求分批混合均勻的方法為：采用星型球磨機，首先使用乙醇混合nicrnb合金粉末和zro2粉末，然后在350～400r/min下混合24h，最后將混合好的粉末經冷凍干燥和研磨后備用；
31、冷凍干燥的溫度梯度為：首先在8～10min內由室溫降至-30℃，保溫5～7min；然后在8～10min內由-30℃降至-60℃，保溫20～25min；最后在4～5min內由-60℃降至-70℃，保溫18～20h。
32、說明：采用星型球磨機進行合金粉末和粉末混合的方法，可以將粉末混合均勻，從而確保制備出的合金材料質量穩定。此外，使用乙醇混合粉末有助于材料與球磨機中的球體更好地接觸，進一步提高混合效果。
33、冷凍干燥是一種將固體物質轉化為干燥物的方法，在制備合金材料中通常用于去除水分和保持材料穩定。采用合適的冷凍干燥溫度梯度，可以有效保留粉末原有的性質，降低氣體高速逸出時在原料內部產生空穴。
34、進一步地，sb2-3中粘結劑中各成分按體積比記為：乙醇：10～15％，乙二醇：4～7％，酚醛樹脂：余量；粘結劑的粘度為6.2本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鎳鉻高溫中間合金，其特征在于，其組成為：
2.如權利要求1所述的一種鎳鉻高溫中間合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.如權利要求1所述的一種鎳鉻高溫中間合金的應用，其特征在于，所述鎳鉻高溫中間合金用于制備鎳鉻高溫復合合金零件。
4.如權利要求3所述的一種鎳鉻高溫中間合金的應用，其特征在于，所述鎳鉻高溫中間合金用于制備鎳鉻高溫復合合金零件的步驟包括：
5.如權利要求4所述的一種鎳鉻高溫中間合金及其制備方法和應用，其特征在于，所述SB2-1中所述NiCrNb合金粉末和ZrO2粉末按設計需求分批混合均勻的方法為：采用星型球磨機，首先使用乙醇混合NiCrNb合金粉末和ZrO2粉末，然后在350～400r/min下混合24h，最后將混合好的粉末經冷凍干燥和研磨后備用；
6.如權利要求4所述的一種鎳鉻高溫中間合金及其制備方法和應用，其特征在于，SB2-3中所述粘結劑中各成分按體積比記為：乙醇：10～15％，乙二醇：4～7％，酚醛樹脂：余量；所述粘結劑的粘度為6.2～6.5mPa·s，表面張力為24～26mN/m，飽
7.如權利要求4所述的一種鎳鉻高溫中間合金及其制備方法和應用，其特征在于，所述SB3中真空熱壓燒結的方法為：
...【技術特征摘要】
1.一種鎳鉻高溫中間合金，其特征在于，其組成為：
2.如權利要求1所述的一種鎳鉻高溫中間合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.如權利要求1所述的一種鎳鉻高溫中間合金的應用，其特征在于，所述鎳鉻高溫中間合金用于制備鎳鉻高溫復合合金零件。
4.如權利要求3所述的一種鎳鉻高溫中間合金的應用，其特征在于，所述鎳鉻高溫中間合金用于制備鎳鉻高溫復合合金零件的步驟包括：
5.如權利要求4所述的一種鎳鉻高溫中間合金及其制備方法和應用，其特征在于，所述sb2-1中所述nicrnb合金粉末和zro2粉末按設計需求分批混合均勻...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周斌，梁相博，賈廣選，田小軍，劉向東，王朝陽，王小平，田東松，孫君鵬，
申請(專利權)人：陜西斯瑞扶風先進銅合金有限公司，
類型：發明
國別省市：
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