CN105483446A - 一种真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法,包括以下步骤:①加工Mar-M246合金棒料,所述Mar-M246合金的化学成分的重量百分比为:C:0.13~0.17%,Cr:8~10%,Co:9~11%,W:9~11%,Mo:2.25~2.75%,Ta:1.25~1.75%,Al:5.25~5.75%,Ti:1.25~1.75%,B:0.01~0.02%,Zr:0.03~0.08%,Fe:≤1.0%,Cu≤0.1%,Mn≤0.2%,S≤0.015%,其余为Ni和不可避免的杂质;②压制蜡模,将蜡模与耐火坩埚通过粘结蜡组合;③将与耐火坩埚组合后的蜡模涂挂浆料后脱蜡,制作模壳;④对模壳进行焙烧;⑤将Mar-M246合金棒料装入耐火坩埚,对Mar-M246合金棒料进行熔炼浇铸。

Description

一种真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法
技术领域
本发明涉及一种浇铸Mar-M246合金的方法,具体涉及一种真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法。
背景技术
近年来,涡轮增压器作为一种高效、节能、科技含量高的环保型产品,是当今最为经济的“绿色”环保技术。汽油机使用增压器涡轮的比例会逐步提升,Mar-M246作为一种沉淀硬化型镍基合金,在650-1040℃范围内具有高的持久强度和蠕变强度并有一定的抗氧化性能。合金铸造性能良好,焊接性能良好,可与不锈钢相比。该合金可采用一般真空铸造工艺,铸造复杂形状的铸件和整体铸造涡轮。合金有一定的抗盐雾腐蚀能力,也能抗发动机工作中遇到的腐蚀介质的侵蚀。在980℃下连续使用没有过分的氧化现象。适用于燃气涡轮发动机喷嘴,导向叶片,涡轮叶片及整体铸造涡轮。
Mar-M246合金中含有9%-11%的Co,钴作为合金元素加入到镍基合金中,可以降低基体的堆垛层错能,层错能降低,形成层错就容易,层错出现的几率也高,层错的宽度加宽,这种扩展了的位错运动十分困难,必须收缩为一个全位错才行,也就是层错能的降低使较滑移更加困难,这样就需要更大的外力,表现为强度的提高,引起固溶强化。
Mar-M246合金中含有9%-11%的W,在镍基高温合金中W溶解于γ基体和γ’相各占一半,钨的原子半径较大,比镍、钴和铁的原子半径大10%-13%。钨原子在高温合金基体中要引起晶格明显膨胀,形成较大的长程应力场,阻止位错运动,屈服强度明显提高。
目前,增压器涡轮的主要生产方式是采用快速熔炼炉和传统式真空熔炼炉,生产效率低下,涡轮性能受人为因素影响较大一致性较差,受其依靠重力浇注的原因其浇注温度仍处于不受控状态。
发明内容
本发明针对以上问题的提出,而研究设计一种真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法。本发明采用的技术手段如下:
一种真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法,包括以下步骤:
①加工Mar-M246合金棒料,所述Mar-M246合金的化学成分的重量百分比为:C:0.13~0.17%,Cr:8~10%,Co:9~11%,W:9~11%,Mo:2.25~2.75%,Ta:1.25~1.75%,Al:5.25~5.75%,Ti:1.25~1.75%,B:0.01~0.02%,Zr:0.03~0.08%,Fe:≤1.0%,Cu≤0.1%,Mn≤0.2%,S≤0.015%,其余为Ni和不可避免的杂质;
②压制蜡模,将蜡模与耐火坩埚通过粘结蜡组合;
③将与耐火坩埚组合后的蜡模涂挂浆料后脱蜡,制作模壳;
④对模壳进行焙烧;
⑤将Mar-M246合金棒料装入耐火坩埚,对Mar-M246合金棒料进行熔炼浇铸。
进一步地,步骤①中,首先按照重量百分比配置合金,在真空条件下熔化精炼浇铸成棒材,将浇铸成的棒材表面加工去除氧化皮,制成Mar-M246合金棒料,所述Mar-M246合金棒料的直径为49.5±0.5mm、长度为199±1mm。
进一步地,步骤②中,在恒温恒湿环境中将H162中温蜡压制成蜡轮,将压制好的蜡轮与冒口和耐火坩埚组合成模组,清洗晾干;步骤③中,将模组表面涂挂由320目锆粉和硅溶胶配制而成的浆料,并在浆料表面附着锆砂,待模组表层浆料干燥完全,在表面涂挂由莫来石粉和硅溶胶配制而成的浆料并附着莫来石砂,待第二层浆料干燥完全,再重复三次涂挂浆料和附着莫来石砂的操作,莫来石砂逐层加粗,累计堆叠五层后,在最表层涂挂由莫来石粉和硅溶胶配制而成的浆料干燥完全后可进行脱蜡;干燥好模组送至脱蜡釜内完成脱蜡。
进一步地,步骤④中,将所述模壳依次在850±50℃、900±50℃、1030±50℃、1060±30℃的温度下进行焙烧,共计焙烧90min以上。
进一步地,步骤⑤中,在耐火坩埚中装入Mar-M246合金棒料,盖上坩埚盖,将模壳送入超音频快速熔炼炉的真空室进行熔炼浇铸,真空室的真空度不大于10Pa,感应线圈通电,金属棒料完全熔化后依靠重力完成浇铸。
进一步地,设定超音频快速熔炼炉的功率为80-110kW,真空室的真空度为10Pa以下。
与现有技术比较,本发明所述的真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法精确控制浇铸温度,大大提升生产效率及产品一致性。
具体实施方式
一种真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法,包括以下步骤:
①按照重量百分比加工Mar-M246合金棒料,所述Mar-M246合金的化学成分的重量百分比为:C:0.13~0.17%,Cr:8~10%,Co:9~11%,W:9~11%,Mo:2.25~2.75%,Ta:1.25~1.75%,Al:5.25~5.75%,Ti:1.25~1.75%,B:0.01~0.02%,Zr:0.03~0.08%,Fe:≤1.0%,Cu≤0.1%,Mn≤0.2%,S≤0.015%,其余为Ni和不可避免的杂质;
②压制蜡模,将蜡模与耐火坩埚通过粘结蜡组合;
③将与耐火坩埚组合后的蜡模涂挂浆料后脱蜡,制作模壳;
④对模壳进行焙烧;
⑤将Mar-M246合金棒料装入耐火坩埚,对Mar-M246合金棒料进行熔炼浇铸。
进一步地,步骤①中,首先按照重量百分比配置合金,在真空条件下熔化精炼浇铸成棒材,将浇铸成的棒材表面加工去除氧化皮,制成Mar-M246合金棒料,所述Mar-M246合金棒料的直径为50mm,控制在49.5±0.5范围内,长度为199±1mm,切割端面不允许有超过6mm大缩孔。
进一步地,步骤②中,在恒温恒湿环境中将H162中温蜡压制成蜡轮,要求蜡轮完整成型表面光洁无毛刺,将压制好的蜡轮与冒口和耐火坩埚组合成模组,清洗晾干;步骤③中,将模组表面涂挂由320目锆粉和硅溶胶配制而成的浆料,并在浆料表面附着锆砂,待模组表层浆料干燥完全,在表面涂挂由莫来石粉和硅溶胶配制而成的浆料并附着莫来石砂,待第二层浆料干燥完全,再重复三次涂挂浆料和附着莫来石砂的操作,莫来石砂逐层加粗,累计堆叠五层后,在最表层涂挂由莫来石粉和硅溶胶配制而成的浆料干燥完全后可进行脱蜡;干燥好模组送至脱蜡釜内完成脱蜡。
进一步地,步骤④中,将所述模壳依次在850±50℃、900±50℃、1030±50℃、1060±30℃的温度下进行焙烧,共计焙烧90min以上。
进一步地,步骤⑤中,在耐火坩埚中装入Mar-M246合金棒料,盖上坩埚盖,将模壳送入超音频快速熔炼炉的真空室进行熔炼浇铸,关闭真空室观察模壳是否牢固定位,装料过程防止棒料磕碰坩埚内壁引入杂质,将装好棒料模壳放置在真空室托盘上,加盖坩埚盖后关闭真空室。从模壳出炉至真空室关闭需在20s内完成。10s后真空室的真空度不大于10Pa,送电熔炼材料,此时棒料在感应圈外长度为30mm。设定功率为80-110kW,线圈通电70-100s后金属棒料完全熔化,金属棒料完全熔化后依靠重力完成浇铸。
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)

1.一种真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法,包括以下步骤:
①加工Mar-M246合金棒料,所述Mar-M246合金的化学成分的重量百分比为:C:0.13~0.17%,Cr:8~10%,Co:9~11%,W:9~11%,Mo:2.25~2.75%,Ta:1.25~1.75%,Al:5.25~5.75%,Ti:1.25~1.75%,B:0.01~0.02%,Zr:0.03~0.08%,Fe:≤1.0%,Cu≤0.1%,Mn≤0.2%,S≤0.015%,其余为Ni和不可避免的杂质;
②压制蜡模,将蜡模与耐火坩埚通过粘结蜡组合;
③将与耐火坩埚组合后的蜡模涂挂浆料后脱蜡,制作模壳;
④对模壳进行焙烧;
⑤将Mar-M246合金棒料装入耐火坩埚,对Mar-M246合金棒料进行熔炼浇铸。
2.根据权利要求1所述的真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法,其特征在于:步骤①中,首先按照重量百分比配置合金,在真空条件下熔化精炼浇铸成棒材,将浇铸成的棒材表面加工去除氧化皮,制成Mar-M246合金棒料,所述Mar-M246合金棒料的直径为49.5±0.5mm、长度为199±1mm。
3.根据权利要求1所述的真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法,其特征在于:步骤②中,在恒温恒湿环境中将H162中温蜡压制成蜡轮,将压制好的蜡轮与冒口和耐火坩埚组合成模组,清洗晾干;步骤③中,将模组表面涂挂由320目锆粉和硅溶胶配制而成的浆料,并在浆料表面附着锆砂,待模组表层浆料干燥完全,在表面涂挂由莫来石粉和硅溶胶配制而成的浆料并附着莫来石砂,待第二层浆料干燥完全,再重复三次涂挂浆料和附着莫来石砂的操作,莫来石砂逐层加粗,累计堆叠五层后,在最表层涂挂由莫来石粉和硅溶胶配制而成的浆料干燥完全后可进行脱蜡;干燥好模组送至脱蜡釜内完成脱蜡。
4.根据权利要求1所述的真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法,其特征在于:步骤④中,将所述模壳依次在850±50℃、900±50℃、1030±50℃、1060±30℃的温度下进行焙烧,共计焙烧90min以上。
5.根据权利要求1所述的真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法,其特征在于:步骤⑤中,在耐火坩埚中装入Mar-M246合金棒料,盖上坩埚盖,将模壳送入超音频快速熔炼炉的真空室进行熔炼浇铸,真空室的真空度不大于10Pa,感应线圈通电,金属棒料完全熔化后依靠重力完成浇铸。
6.根据权利要求5所述的真空熔炼浇铸Mar-M246合金的方法,其特征在于:设定超音频快速熔炼炉的功率为80-110kW,真空室的真空度为10Pa以下。
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