CN101310896B - 一种防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，在喷射成形设备中设置加热体及耐热坩埚材料，加热体位置高于沉积器；耐热坩埚材料位于加热体上部，其上面加入碳性材料颗粒；在熔炼过程及喷射过程中始终对碳性材料颗粒透烧，碳性材料颗粒在高温下氧化，消耗氧气的同时生成保护性气体，防止高温合金在喷射过程中受到氧化；同时碳性材料颗粒还能吸附设备内部的水蒸汽。本发明具有成本低廉，操作简单等特点。
Description
技术领域
本发明属于喷射成形工艺领域，特别涉及一种在喷射成形制备高温合金的过程中防止高温合金被氧化的方法。
背景技术
喷射成形概念和原理最早由英国Swansea大学的A.Singer教授于1968年首先提出的，它是一种快速凝结技术，雾化后的颗粒细小从而使获得的金属组织细小均匀，它既克服了传统铸造坯件晶粒粗大、偏析严重的缺点，又摈弃了粉末冶金工艺的工序繁多、能耗较高等不足，同时又兼有粉末冶金技术的优点，从而大大地提高了金属材料的各种性能。
在传统的喷射成形工艺中，雾化过程在一个密闭的雾化仓中进行的，对于普通的不易氧化的钢铁材料，在雾化仓中通过充入氮气的方法进行保护，利用氮气作为载气进行雾化；但是对于高温合金材料，由于本身非常容易氧化，而且对于氮的控制也很严格，所以要通过充入氩气的方法进行保护，同时利用氩气作为载气进行雾化。但是长时间的熔炼过程中，尽管容器密闭，还是有相当的氧气和水蒸汽通过缝隙及耐火材料带入，这样对于氧化性极强的高温合金等材料，在喷射的过程中氧化非常严重，大大的降低了材料的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种在喷射成形制备高温合金材料时防止被氧化的方法，在喷射成形过程中吸附设备内部水蒸汽，其次可以消耗气氛中的O2，生成了CO和CO2气体，这些气体和氩气也同时成为高温合金的保护气体，从而有效的防止高温合金的氧化。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是，
一种防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，在喷射成形设备中设置加热体及耐热坩埚材料，加热体位置高于沉积器；耐热坩埚材料位于 加热体上部，其上面加入碳性材料颗粒；在熔炼过程及喷射过程中始终对碳性材料颗粒透烧，碳性材料颗粒在高温下氧化，消耗氧气的同时生成保护性气体，防止高温合金在喷射过程中受到氧化；同时碳性材料颗粒还能吸附设备内部的水蒸汽。
又，所述的碳性材料颗粒在大于等于850℃以上透烧20～50分钟，使得碳性材料与空气中的氧长时间的充分接触，达到去除氧气的作用。
再，喷射成形过程结束后，对碳性材料颗粒继续加热10～20分钟，直至喷射成形的沉积坯冷却。喷射成形过程结束后，由于沉积坯的温度仍然非常高，表面也极易发生氧化形成氧化层，此时对碳性材料颗粒继续加热，可以防止氧化层形成，直至沉积坯冷却。
所述的环形加热体上部加盖5mm～12mm厚的耐热坩埚材料，保证导热效果。
所述的加热体在喷射成形设备中高度方向高于沉积器，同时，水平方向距离沉积器一定距离。
优选地，所述的加热体在喷射成形设备中高度方向高于沉积器的距离H大于20cm，同时，水平方向距离沉积器的距离L为0.1～0.5m。
由于喷射过程中垂直气流冲击强烈，加热体水平方向上离沉积器一段距离，可以确保碳性材料颗粒不被气流吹走；优选地，也不能太远，太远时，则由于加热体位于气流循环死区，对于氧气的去除效率可能会非常低；同理，在高度方向上，加热体需高于沉积盘，太低时，碳性材料颗粒会被水平气流冲击。
所述的碳性材料颗粒加入量>2kg/30kw。
所述的碳性材料颗粒粒度为20～40mm。
本发明喷射成形设备中设置加热体，上部加入碳性材料颗粒，在喷射开始之前及喷射终了的过程中始终加热碳性材料颗粒，碳性材料颗粒首先具有吸附设备内部水蒸汽的作用，其次由于碳性材料颗粒的氧化，从而消耗了气氛中的O2，生成了CO和CO2气体，这些气体和氩气也同时成为高温合金的保护气体，从而有效的防止高温合金的氧化。
本发明的优点是：
1、本发明用于喷射成形制备易于氧化的高温合金材料，效果明显。
2、本发明在喷射成形设备中加入碳性材料颗粒后，能够吸附设备中 残留的水蒸汽。
3、本发明在喷射成形的整个过程中始终加热碳性材料颗粒去除氧气，所以使得沉积坯表面氧化减少。
4、本发明操作安全、简单，成本低。
附图说明
图1为本发明第一实施例的示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的第一实施例，密闭的喷射成形设备罩体1内由隔板分割形成的工作仓101、雾化仓102；在工作仓101内熔融钢液4在坩埚2中，坩埚2由感应线圈3感应加热，在雾化仓102中设置固定于支撑板10的环形加热体9，加热体9上部添加一层1cm厚的耐火坩埚材料8；在耐火坩埚材料8上平铺一层粒度为20mm～40mm的碳性材料颗粒7，加热体9位置高于沉积器12；
熔融钢液2通过固定于工作仓101炉壁的导液管5中流入至雾化喷嘴6喷出，加热体9发热，熔融钢液2经过雾化喷嘴6喷出，成形于沉积器12上形成沉积坯11。
碳性材料颗粒7加入量为2kg/30kw；将需要喷射的材料(制备材料为：GH4169)加入坩埚2进行融化，将加热体9升温至850度以上，对碳性材料颗粒7进行透烧，在雾化仓102及雾化喷嘴6中充入高压氩气进行喷射制备锭坯。
实施例2
喷射成形设备中设置环形加热体，上部添加一层5mm厚的耐火坩埚材料。
在耐火坩埚上平铺一层粒度为20mm～40mm的碳性材料颗粒，加入量为2.2kg/30kw。
将需要喷射的材料(制备材料为：GH2132)加入坩埚进行融化，将喷射成形设备中的加热体升温至890度，对碳性材料颗粒进行透烧，在雾 化仓及雾化喷嘴中充入高压氩气进行喷射制备锭坯。
实施例3
喷射成形设备中设置环形加热体，上部添加一层9mm厚的耐火坩埚材料。
在耐火坩埚上平铺一层粒度为20mm～40mm的碳性材料颗粒，加入量为2.1kg/30kw。
将需要喷射的材料(制备材料为：GH3302)加入坩埚进行融化，将喷射成形设备中的加热体升温至850度以上，对碳性材料颗粒进行透烧，在雾化仓及雾化喷嘴中充入高压氩气进行喷射制备锭坯。
实施例4
喷射成形设备中设置环形加热体，上部添加一层12mm厚的耐火坩埚材料。
在耐火坩埚上平铺一层粒度为20mm～40mm的碳性材料颗粒颗粒，加入量为2.5kg/30kw。
将需要喷射的材料(制备材料为：GH3044)加入坩埚进行融化，将喷射成形设备中的加热体升温至900度，对碳性材料颗粒进行透烧，在雾化仓及雾化喷嘴中充入高压氩气进行喷射制备锭坯。
Claims (9)
1.一种防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，在喷射成形设备中设置加热体及耐热坩埚材料，加热体位置高于沉积器；耐热坩埚材料位于加热体上部，耐热坩埚材料上面加入碳性材料颗粒；在熔炼过程及喷射过程中始终对碳性材料颗粒透烧，碳性材料颗粒在高温下氧化，消耗氧气的同时生成保护性气体，防止高温合金在喷射过程中受到氧化；同时碳性材料颗粒还能吸附设备内部的水蒸汽。
2.如权利要求1所述的防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，其特征在于，所述的碳性材料颗粒在大于等于850℃透烧20～50分钟。
3.如权利要求1所述的防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，其特征在于，喷射成形过程结束后，对碳性材料颗粒继续加热10～20分钟，直至喷射成形的沉积坯冷却。
4.如权利要求1所述的防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，其特征在于，所述的加热体上部加盖5～12mm厚的耐热坩埚材料。
5.如权利要求1所述的防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，其特征在于，所述的加热体在喷射成形设备中水平方向与沉积器保持距离。
6.如权利要求1所述的防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，其特征在于，所述的加热体在喷射成形设备中高度方向高于沉积器的距离大于20cm，同时，水平方向距离沉积器的距离0.1～0.5m。
7.如权利要求1所述的防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，其特征在于：所述的碳性材料颗粒加入量＞2kg/30kw。
8.如权利要求1或7所述的防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，其特征在于：所述的碳性材料颗粒粒度为20～40mm。
9.如权利要求1或5或6所述的防止喷射成形制备高温合金时被氧化的方法，其特征在于：所述的加热体为环形结构。
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| CN101310896A CN101310896A (zh) | 2008-11-26 |
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Citations (4)
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2007
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