【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于合金制備，具體涉及一種核用高均質高純凈化gh4145合金及其短流程制備方法。
技術介紹
1、gh4145合金因具有良好的抗疲勞、抗輻照、耐高溫及耐腐蝕等性能，目前被用于壓水堆控制棒驅動機構中的緊固螺栓和彈簧部件。這類緊固螺栓和彈簧部件直接與一回路冷卻劑接觸，長期受到高溫、高壓和反應堆冷卻劑的腐蝕等作用，因此要求其既具有上述優異性能，還需具有長期組織穩定性，以保證服役性能穩定。
2、gh4145合金是一種以γ＇相進行時效強化的鎳基高溫合金，通過加入的al、ti、nb元素促進ni3(al,ti,nb)型γ＇相形成，實現時效沉淀強化作用。但是目前現有工藝制備的gh4145合金存在成分均勻性、夾雜物、有害氣體和雜質含量控制不穩定的問題，導致制備的gh4145合金成品力學性能批次間波動大。因此為保證gh4145合金具有穩定的服役性能，需要在制備過程中對合金元素含量和均勻性進行精確控制，并減少合金中的夾雜物及雜質元素含量，獲得高均質高純凈化的gh4145合金坯料。
3、專利公開號為cn114635058a公開了一種gh4145合金電渣錠及其制造方法。該方法通過電爐+氬氧脫碳爐+鋼包精煉爐+電渣的四聯冶煉工藝制備出高純凈度的大尺寸、均勻化的gh4145合金錠。但這種方法工藝流程太長，生產效率低且成本顯著提高。
4、專利公開號為cn105483448a公開了一種核用鎳基高溫合金gh4145絲材的制備方法。該方法通過真空感應+真空自耗雙聯冶煉并澆鑄成合金錠，通過均勻化后鍛造成合金鋼錠，再進行熱軋成
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法。該方法采用真空熔煉方法，通過在氧化鎂坩堝內壁涂覆氧化鈣與過量鋁反應，達到深度脫氧、脫氮和脫硫的效果，并避免形成相應夾雜，通過選取鎳鉻和鎳鈮中間合金代替高熔點單質金屬鉻和鈮，避免形成高熔點不熔塊，有效縮短熔煉時間，有利于成分均勻化，并通過在真空熔煉過程進行電磁攪拌，進一步均勻成分并促進氣體及低密度夾雜排出，從而獲得高均質高純凈化gh4145合金，并實現短流程制備，解決了現有工藝流程長、合金均勻性和純凈性無法穩定保證的難題。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
3、步驟一、坩堝選取及預處理：選擇氧化鎂坩堝，并在氧化鎂坩堝內壁涂覆氧化鈣，然后進行烘干處理，得到預處理坩堝；
4、步驟二、原料準備：選取塊狀nicr45中間合金、ninb65中間合金、電解鎳、海綿鈦、金屬鐵和金屬鋁作為原料，然后根據目標產物gh4145合金的設計成分，稱取滿足設計成分配比要求的原料，同時另外稱取金屬鋁；
5、步驟三、布料：將步驟二中稱取原料中的部分金屬鎳鋪于步驟一中預處理坩堝的底部，將步驟二中另外稱取的金屬鋁放置在靠近坩堝壁的位置，然后依次放入原料中的海綿鈦、金屬鐵、剩余金屬鎳、金屬鋁、塊狀nicr45中間合金、ninb65中間合金，完成布料；
6、步驟四、真空熔煉：待步驟三中完成布料后進行真空感應熔煉，且真空感應熔煉過程中伴隨電磁攪拌，然后澆鑄成鑄錠，得到高均質高純凈化gh4145合金。
7、本專利技術采用真空感應熔煉制備gh4145合金，并選擇內壁涂覆氧化鈣的氧化鎂坩堝作為熔煉坩堝，熔煉過程中，坩堝內壁的氧化鈣與合金原料中另外加入的鋁反應，形成cao飽和的cao·al2o3渣，一方面降低了al2o3活度，加速鋁和氧的反應，從而有利于深度脫氧，另一方面，cao和al、s可同時發生反應，形成cas和cao·al2o3，有利于脫硫；同時，較好的脫氧效果也降低了金屬液中的自由氧濃度，減少了其他雜質的氧化機會，進一步提高脫氮和脫硫效率。其次，本專利技術的原料中采用熔點與密度均接近基體鎳金屬(熔點約1455℃，密度約8.9g/cm3)的鎳鉻中間合金(熔點約1350℃，密度約8.1g/cm3)與鎳鈮中間合金(熔點約1290℃，密度約8.7g/cm3)，代替高熔點單質金屬鉻(熔點約1907℃)和鈮(熔點約2477℃)，避免形成高熔點不熔塊夾雜，并有效減少熔煉時間，降低低熔點金屬鋁的損耗，從而更精準控制合金元素及成分均勻性。此外，本專利技術的真空熔煉過程中伴隨電磁攪拌，有利于合金元素擴散，并促進氣體及低密度夾雜上浮排出，進一步均勻化合金成分及提高合金純凈度。在上述綜合作用下，本專利技術制備得到高均質高純凈化gh4145合金，適用于核設備領域。
8、本專利技術的真空感應熔煉過程中，坩堝底部和中部因為散熱條件差，成為高溫區，故將熔點相對較高的部分金屬鎳(1455℃)、海綿鈦(1660℃)、金屬鐵(1539℃)和剩余鎳放入坩堝中底部位，同時將密度較低的海綿鈦(4.54g/cm2)放置于金屬鎳和金屬鐵中間部位，有利于后期熔化后元素的均勻化，再將低熔點的金屬鋁、塊狀nicr45中間合金、ninb65中間合金放置在坩堝上部，提高了熔煉的均勻性。
9、上述的一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟一中所述氧化鈣的涂覆厚度為1mm～3mm；所述烘干處理的溫度為600℃～700℃，時間為15min～30min。本專利技術通過控制氧化鈣的涂覆厚度，并控制控干處理的溫度和時間，充分去除氧化鈣結合水，保證氧化鎂坩堝及涂覆氧化鈣的干燥，有利于后續脫氧、脫氮及脫硫。
10、所述述的一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟二中所述原料塊狀nicr45中間合金、ninb65中間合金、電解鎳、海綿鈦、金屬鐵和金屬鋁的質量純度均大于99.9％，尺寸為10mm～100mm。本專利技術通過嚴格控制原料的純度與尺寸，一方面便于布料和后續熔化時的成分均勻性，另一方面保證最終產物gh4145合金的雜質含量低、純度高。
11、上述的一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟二中所述另外稱取的金屬鋁的質量為原料總質量的0.5％。外稱取的質量分數0.5％的鋁在熔煉過程中與坩堝內壁的氧化鈣反應，形成cao飽和的cao·al2o3渣，一方面降低了al2o3活度，加速鋁和氧的反應，從而有利于深度脫氧，另一方面，cao和al、s可同時發生反應，形成cas和cao·al2o3，有利于脫硫；同時，較好的脫氧效果也降低了金屬液中的自由氧濃度，減少了其他雜質的氧化機會，進一步提高脫氮和脫硫效率。
12、上述的一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法，其特征本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種核用高均質高純凈化GH4145合金短流程制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種核用高均質高純凈化GH4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟一中所述氧化鈣的涂覆厚度為1mm～3mm；所述烘干處理的溫度為600℃～700℃，時間為15min～30min。
3.根據權利要求1所述的一種核用高均質高純凈化GH4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟二中所述原料塊狀NiCr45中間合金、NiNb65中間合金、電解鎳、海綿鈦、金屬鐵和金屬鋁的質量純度均大于99.9％，尺寸為10mm～100mm。
4.根據權利要求1所述的一種核用高均質高純凈化GH4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟二中所述另外稱取的金屬鋁的質量為原料總質量的0.5％。
5.根據權利要求1所述的一種核用高均質高純凈化GH4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟三中所述部分金屬鎳的質量占原料中所有金屬鎳質量的1/2。
6.根據權利要求1所述的一種核用高均質高純凈化GH4145合金短流程制備方法，其特征在于，
7.根據權利要求1所述的一種核用高均質高純凈化GH4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟四中所述真空感應熔煉過程中伴隨的電磁攪拌的電壓為100V～150V，電流為4kA～5kA。
8.一種如權利要求1～7中任一權利要求所述的方法制備的核用高均質高純凈化GH4145合金，其特征在于，該GH4145合金中Ni、Cr、Al、Ti、Fe、Nb主元素成分分布均勻，無偏析，且關鍵雜質元素的質量百分數為：S≤0.001％，O≤0.001％，N≤0.002％。
...【技術特征摘要】
1.一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟一中所述氧化鈣的涂覆厚度為1mm～3mm；所述烘干處理的溫度為600℃～700℃，時間為15min～30min。
3.根據權利要求1所述的一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟二中所述原料塊狀nicr45中間合金、ninb65中間合金、電解鎳、海綿鈦、金屬鐵和金屬鋁的質量純度均大于99.9％，尺寸為10mm～100mm。
4.根據權利要求1所述的一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟二中所述另外稱取的金屬鋁的質量為原料總質量的0.5％。
5.根據權利要求1所述的一種核用高均質高純凈化gh4145合金短流程制備方法，其特征在于，步驟三中所述部分金屬鎳的質量占原料...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王琳，李歡，宋昊宇，張繼，魏振幫，吳金平，
申請(專利權)人：西安稀有金屬材料研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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