CN107385244A - 一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法，具有如下步骤：S1、原料准备；S2、熔炼前准备；S3、电子束层覆熔炼。利用本发明制备的镍基高温合金铸锭，降低了铸锭宏观偏析；在电子束诱导凝固技术下，大幅度提高了铸锭的纯净度及冶金质量；可实现大型铸锭的工程化制备，并且将出成率从传统技术的小于70％提高到85％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法。
背景技术
镍基高温合金的纯净度问题，长期以来都是国际高温合金行业所关注的热点问题，纯净度的提高是从根本上提高高温合金性能的有效手段。
目前国内的镍基高温合金制备技术是在真空感应熔炼(VIM)的基础上，结合真空自耗(VAR)技术及电渣重熔(ESR)技术，使用双联熔炼工艺(VIM+VAR或VIM+ESR)或三联熔炼工艺(VIM+ESR+VAR)制备合金铸锭。VIM技术使用的坩埚耐火材料会引进新的杂质导致熔体污染，而且所得铸锭晶粒粗大，不均匀，缩孔大，凝固偏析也比较严重；而作为二次熔炼技术的ESR及VAR技术虽然大大改善了VIM技术遗留的问题，但就铸锭的冶金质量而言也存在许多不足之处。如ESR技术熔炼和凝固速率偏低，熔渣吸收气体，可能与熔体反应生成新的杂质；VAR所得铸锭表面质量较差，且由于缩孔不能完全消除导致合金铸锭内部质量较差，杂质分解再生成，仍会以弥散形式存在于合金中；此外，VAR所得铸锭可能存在黑斑偏析、白点偏析及年轮状偏析等缺陷。
电子束熔炼技术在高真空的条件下利用高能量密度的电子束轰击母材使其完全融化，并使熔池在较高的温度下保持一定的时间，从而实现对金属材料的熔炼、提纯与去杂。真空度相对于传统熔炼技术要高很多，一般在10-1～10-3Pa，对于母材中的气体、非金属夹杂以及挥发性杂质的去除更完全更彻底。此外，水冷铜坩埚的使用在避免引入新的杂质的情况下，为合金的凝固提供了更大的温度梯度，使得凝固速率较快，从而获得低偏析的高温合金。
电子束层覆诱导熔炼高温合金技术基于电子束优异的精炼条件，采用层覆式诱导凝固的方式在对合金进行诱导除杂的同时实现连续精炼。利用该技术制备的镍基高温合金铸锭，不仅控制了宏观偏析，而且大幅度提高了材料的纯净度及冶金质量。有望成为未来高温合金以及钛基、铁基等多元合金高纯化熔炼技术领域的一种重要手段。因此，一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法亟待研发。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法。本发明采用的技术手段如下：
一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法，具有如下步骤：
S1、原料准备
将VIM熔炼所得镍基高温合金铸锭作为电子束熔炼的原料，将原料切割成一定厚度且尺寸契合水冷铜坩埚精炼区的片状原料，或将原料切割成丝状原料或块状原料；
若将原料切割成一定厚度且尺寸契合水冷铜坩埚精炼区的片状原料时，在进行熔炼之前将片状原料的表面进行打磨，去除片状原料表面的切割痕迹、油污、杂质及缺陷；之后以酒精为清洗剂，用超声清洗机将片状原料清洗干净；将第一层原料置于水冷铜坩埚精炼区中，其余片状原料置于加料机构上；
若将原料切割成丝状原料时，在进行熔炼之前去除丝状原料表面油污和其他杂物，之后以酒精为清洗剂，用超声清洗机将丝状原料清洗干净，加料时，将第一层原料置于水冷铜坩埚精炼区中，并覆盖水冷铜坩埚精炼区底面，其余丝状原料置于加料机构上；
若将原料切割成块状原料时，在进行熔炼之前去除块状原料表面的机加工痕迹、油污、杂质及缺陷，之后以酒精为清洗剂，用超声清洗机将块状原料清洗干净，加料时，将第一层原料置于水冷铜坩埚精炼区中，并覆盖水冷铜坩埚精炼区底面，其余块状原料置于加料机构上；
S2、熔炼前准备
原料准备完毕后，关闭炉门进行真空预抽，在熔炼室真空度≤10Pa时，停止抽真空并向熔炼室内通入氩气，对熔炼室进行洗气，之后再次进行真空预抽，当真空预抽完毕后对熔炼室抽高真空，进行熔炼操作之前，熔炼室真空条件要求满足：熔炼室真空度小于5×10- 2Pa，电子束枪体真空度小于5×10-3Pa；
灯丝预热，预热时间为12min；
S3、电子束层覆熔炼
灯丝预热完毕后进行熔炼操作：以5～10mA/s速度缓慢增加束流至所定工艺参数；所述工艺参数：功率为9～15kW，熔炼时间为5～30min，束斑设定值为10×10，束斑大小为φ5mm～φ50mm；
当第一层熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚杂质收集区，之后，束斑回到水冷铜坩埚精炼区，再次以5～10mA/s速度缓慢增加束流至所定工艺参数，当第一层再次熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚杂质收集区，上述过程重复多次；
待第一层凝固后，通过加料机构将第二层原料加入到水冷铜坩埚中，通过拉锭机构调节其在水冷铜坩埚中的高度，之后进行第二层的熔炼；
当第二层熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚杂质收集区，之后，束斑回到水冷铜坩埚精炼区，再次以5～10mA/s速度缓慢增加束流至所定工艺参数，当第二层再次熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚杂质收集区，上述过程重复多次；
后续每层重复上述步骤，整个熔炼过程完成后，去除杂质富集区后可得到低偏析、高纯度高温合金铸锭。
所述水冷铜坩埚包括第一环形坩埚壁和第二环形坩埚壁，所述第一环形坩埚壁的轴线与所述第二环形坩埚壁的轴线平行，所述第一环形坩埚壁的内壁所在圆柱面与所述第二环形坩埚壁的内壁所在圆柱面相割，所述第一环形坩埚壁的内壁所在圆柱面的半径大于所述第二环形坩埚壁的内壁所在圆柱面的直径，所述第一环形坩埚壁的底部设有与所述第一环形坩埚壁的内壁相匹配且可沿所述第一环形坩埚壁的轴线移动的第一环形坩埚底，所述第二环形坩埚壁的底部设有与所述第二环形坩埚壁的内壁相匹配且可沿所述第二环形坩埚壁的轴线移动的第二环形坩埚底，所述第一环形坩埚底的侧壁与所述第二环形坩埚底的侧壁固定连接；所述水冷铜坩埚精炼区位于所述第一环形坩埚壁和所述第一环形坩埚底所围空间内，所述水冷铜坩埚杂质收集区位于所述第二环形坩埚壁和所述第二环形坩埚底所围空间内。
所述第一环形坩埚壁的内壁与所述第二环形坩埚壁的内壁的连接处分别设有圆弧过渡壁，所述第一环形坩埚底与所述第二环形坩埚底的连接处的侧壁与所述圆弧过渡壁相匹配。
本发明与现有技术的区别在于：
1.本发明利用控制电子束束斑移动的方式，诱导合金熔体内的杂质聚集在本专利所设计的水冷铜坩埚杂质收集区，在凝固后杂质富集区可完全去除。
2.在保证合金主元素不因蒸发而偏离标准范围的情况下，杂质的诱导富集操作可进行多次，具体操作：每一层第一次诱导操作完成后，束斑回到水冷铜坩埚精炼区，再次增加束流至所定工艺参数，当水冷铜坩埚精炼区内的原料再次熔炼完毕时，立即进行第二次诱导操作，上述过程重复多次，使每一层位于水冷铜坩埚精炼区部分更加纯净。
利用本发明制备的镍基高温合金铸锭，降低了铸锭宏观偏析；在电子束诱导凝固技术下，大幅度提高了铸锭的纯净度及冶金质量；可实现大型铸锭的工程化制备，并且将出成率从传统技术的小于70％提高到85％以上。
基于上述理由本发明可在高温合金的制备领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的具体实施方式中一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法使用的装置示意图。
图2是本发明的具体实施方式中水冷铜坩埚的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法使用的装置示意图。
所述方法，具有如下步骤：
S1、原料准备
将VIM熔炼所得镍基高温合金铸锭作为电子束熔炼的原料，将原料切割成一定厚度且尺寸契合水冷铜坩埚6精炼区的片状原料2；
在进行熔炼之前将片状原料2的表面进行打磨，去除片状原料2表面的切割痕迹、油污、杂质及缺陷；之后以酒精为清洗剂，用超声清洗机将片状原料2清洗干净；将第一层原料置于水冷铜坩埚6精炼区中，其余片状原料2置于加料机构3上；
S2、熔炼前准备
原料准备完毕后，关闭炉门进行真空预抽，在熔炼室1真空度≤10Pa时，停止抽真空并向熔炼室1内通入氩气，对熔炼室1进行洗气，之后再次进行真空预抽，当真空预抽完毕后对熔炼室1抽高真空，进行熔炼操作之前，熔炼室1真空条件要求满足：熔炼室1真空度小于5×10-2Pa，电子束枪体4真空度小于5×10-3Pa；
灯丝预热，预热时间为12min；
S3、电子束层覆熔炼
灯丝预热完毕后进行熔炼操作：以5～10mA/s速度缓慢增加束流(高能电子束5)至所定工艺参数；所述工艺参数：功率为12kW，熔炼时间为10min，束斑设定值为10×10；
当第一层熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流(高能电子束5)至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚6杂质收集区，之后，束斑回到水冷铜坩埚6精炼区，再次以5～10mA/s速度缓慢增加束流(高能电子束5)至所定工艺参数，当第一层再次熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流(高能电子束5)至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚6杂质收集区，上述过程重复多次；
待第一层凝固后，通过加料机构3将第二层原料加入到水冷铜坩埚6中，通过拉锭机构7调节其在水冷铜坩埚6中的高度，之后进行第二层的熔炼；
当第二层熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流(高能电子束5)至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚6杂质收集区，之后，束斑回到水冷铜坩埚6精炼区，再次以5～10mA/s速度缓慢增加束流(高能电子束5)至所定工艺参数，当第二层再次熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流(高能电子束5)至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚6杂质收集区，上述过程重复多次；
后续每层重复上述步骤，整个熔炼过程完成后，去除杂质富集区后可得到低偏析、高纯度高温合金铸锭。
如图2所示，所述水冷铜坩埚6包括第一环形坩埚壁61和第二环形坩埚壁62，所述第一环形坩埚壁61的轴线与所述第二环形坩埚壁62的轴线平行，所述第一环形坩埚壁61的内壁所在圆柱面与所述第二环形坩埚壁62的内壁所在圆柱面相割，所述第一环形坩埚壁61的内壁所在圆柱面的半径大于所述第二环形坩埚壁62的内壁所在圆柱面的直径，所述第一环形坩埚壁61的底部设有与所述第一环形坩埚壁61的内壁相匹配且可沿所述第一环形坩埚壁61的轴线移动的第一环形坩埚底63，所述第二环形坩埚壁62的底部设有与所述第二环形坩埚壁62的内壁相匹配且可沿所述第二环形坩埚壁62的轴线移动的第二环形坩埚底64，所述第一环形坩埚底63的侧壁与所述第二环形坩埚底64的侧壁固定连接；所述水冷铜坩埚6精炼区位于所述第一环形坩埚壁61和所述第一环形坩埚底63所围空间内，所述水冷铜坩埚6杂质收集区位于所述第二环形坩埚壁62和所述第二环形坩埚底64所围空间内。
所述第一环形坩埚底63的底部与所述拉锭机构7的输出端固定连接。
所述第一环形坩埚壁61的内壁与所述第二环形坩埚壁62的内壁的连接处分别设有圆弧过渡壁65，所述第一环形坩埚底63与所述第二环形坩埚底64的连接处的侧壁与所述圆弧过渡壁65相匹配。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法，其特征在于具有如下步骤：
S1、原料准备
将VIM熔炼所得镍基高温合金铸锭作为电子束熔炼的原料，将原料切割成一定厚度且尺寸契合水冷铜坩埚精炼区的片状原料，或将原料切割成丝状原料或块状原料；
若将原料切割成一定厚度且尺寸契合水冷铜坩埚精炼区的片状原料时，在进行熔炼之前将片状原料的表面进行打磨，去除片状原料表面的切割痕迹、油污、杂质及缺陷；之后以酒精为清洗剂，用超声清洗机将片状原料清洗干净；将第一层原料置于水冷铜坩埚精炼区中，其余片状原料置于加料机构上；
若将原料切割成丝状原料时，在进行熔炼之前去除丝状原料表面油污和其他杂物，之后以酒精为清洗剂，用超声清洗机将丝状原料清洗干净，加料时，将第一层原料置于水冷铜坩埚精炼区中，并覆盖水冷铜坩埚精炼区底面，其余丝状原料置于加料机构上；
若将原料切割成块状原料时，在进行熔炼之前去除块状原料表面的机加工痕迹、油污、杂质及缺陷，之后以酒精为清洗剂，用超声清洗机将块状原料清洗干净，加料时，将第一层原料置于水冷铜坩埚精炼区中，并覆盖水冷铜坩埚精炼区底面，其余块状原料置于加料机构上；
S2、熔炼前准备
原料准备完毕后，关闭炉门进行真空预抽，在熔炼室真空度≤10Pa时，停止抽真空并向熔炼室内通入氩气，对熔炼室进行洗气，之后再次进行真空预抽，当真空预抽完毕后对熔炼室抽高真空，进行熔炼操作之前，熔炼室真空条件要求满足：熔炼室真空度小于5×10-2Pa，电子束枪体真空度小于5×10-3Pa；
灯丝预热，预热时间为12min；
S3、电子束层覆熔炼
灯丝预热完毕后进行熔炼操作：以5～10mA/s速度缓慢增加束流至所定工艺参数；所述工艺参数：功率为9～15kW，熔炼时间为5～30min，束斑设定值为10×10，束斑大小为φ5mm～φ50mm；
当第一层熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚杂质收集区，之后，束斑回到水冷铜坩埚精炼区，再次以5～10mA/s速度缓慢增加束流至所定工艺参数，当第一层再次熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚杂质收集区，上述过程重复多次；
待第一层凝固后，通过加料机构将第二层原料加入到水冷铜坩埚中，通过拉锭机构调节其在水冷铜坩埚中的高度，之后进行第二层的熔炼；
当第二层熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚杂质收集区，之后，束斑回到水冷铜坩埚精炼区，再次以5～10mA/s速度缓慢增加束流至所定工艺参数，当第二层再次熔炼完毕时，5min内缓慢降低束流至0，同时将束斑大小线性降低至最小，并通过控制束斑来诱导杂质收弧到水冷铜坩埚杂质收集区，上述过程重复多次；
后续每层重复上述步骤，整个熔炼过程完成后，去除杂质富集区后可得到低偏析、高纯度高温合金铸锭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述水冷铜坩埚包括第一环形坩埚壁和第二环形坩埚壁，所述第一环形坩埚壁的轴线与所述第二环形坩埚壁的轴线平行，所述第一环形坩埚壁的内壁所在圆柱面与所述第二环形坩埚壁的内壁所在圆柱面相割，所述第一环形坩埚壁的内壁所在圆柱面的半径大于所述第二环形坩埚壁的内壁所在圆柱面的直径，所述第一环形坩埚壁的底部设有与所述第一环形坩埚壁的内壁相匹配且可沿所述第一环形坩埚壁的轴线移动的第一环形坩埚底，所述第二环形坩埚壁的底部设有与所述第二环形坩埚壁的内壁相匹配且可沿所述第二环形坩埚壁的轴线移动的第二环形坩埚底，所述第一环形坩埚底的侧壁与所述第二环形坩埚底的侧壁固定连接；所述水冷铜坩埚精炼区位于所述第一环形坩埚壁和所述第一环形坩埚底所围空间内，所述水冷铜坩埚杂质收集区位于所述第二环形坩埚壁和所述第二环形坩埚底所围空间内。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述第一环形坩埚壁的内壁与所述第二环形坩埚壁的内壁的连接处分别设有圆弧过渡壁，所述第一环形坩埚底与所述第二环形坩埚底的连接处的侧壁与所述圆弧过渡壁相匹配。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110423904A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-08 | 大连理工大学 | 一种电子束熔炼均质化高纯化制备Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金的方法 |
| CN110423918A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-08 | 大连理工大学 | 一种电子束诱导精炼浇铸技术制备高纯镍基高温合金的方法 |
| CN111910093A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种难变形高温合金制备用电子束诱导层凝装置及方法 |
| CN111945023A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-17 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种钛及钛合金铸锭的真空感应熔炼方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1067397A (zh) * | 1991-06-05 | 1992-12-30 | 通用电气公司 | 以金属锭形式浇铸电子束熔炼的金属材料的方法和设备 |
| EP0575163A1 (en) * | 1992-06-17 | 1993-12-22 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | A spark plug |
| EP2565294A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Manufacturing a component of single crystal or directionally solidified material |
| CN103949640A (zh) * | 2014-05-19 | 2014-07-30 | 北京航空航天大学 | 一种电子束快速成形技术制备Nb-Si基超高温合金的方法 |
| WO2016064369A1 (en) * | 2014-10-23 | 2016-04-28 | Joint Stock Company "Nvo "Chervona Hvilya" | Method and system for manufacturing of three dimensional objects |
| CN105695777A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-06-22 | 大连理工大学 | 电子束定向凝固技术精炼镍基高温合金的方法 |
-
2017
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1067397A (zh) * | 1991-06-05 | 1992-12-30 | 通用电气公司 | 以金属锭形式浇铸电子束熔炼的金属材料的方法和设备 |
| EP0575163A1 (en) * | 1992-06-17 | 1993-12-22 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | A spark plug |
| EP2565294A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Manufacturing a component of single crystal or directionally solidified material |
| CN103949640A (zh) * | 2014-05-19 | 2014-07-30 | 北京航空航天大学 | 一种电子束快速成形技术制备Nb-Si基超高温合金的方法 |
| WO2016064369A1 (en) * | 2014-10-23 | 2016-04-28 | Joint Stock Company "Nvo "Chervona Hvilya" | Method and system for manufacturing of three dimensional objects |
| CN105695777A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-06-22 | 大连理工大学 | 电子束定向凝固技术精炼镍基高温合金的方法 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110423904A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-08 | 大连理工大学 | 一种电子束熔炼均质化高纯化制备Ni-Cr-Co-Fe-Mn高熵合金的方法 |
| CN110423918A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-08 | 大连理工大学 | 一种电子束诱导精炼浇铸技术制备高纯镍基高温合金的方法 |
| CN110423918B (zh) * | 2019-08-01 | 2020-09-29 | 大连理工大学 | 一种电子束诱导精炼浇铸技术制备高纯镍基高温合金的方法 |
| WO2021017661A1 (zh) * | 2019-08-01 | 2021-02-04 | 大连理工大学 | 一种电子束诱导精炼浇铸技术制备高纯镍基高温合金的方法 |
| JP2022542462A (ja) * | 2019-08-01 | 2022-10-03 | 大連理工大学 | 電子ビーム誘導精錬鋳造技術に基づく高純度ニッケル基高温合金の製造方法 |
| JP7316008B2 (ja) | 2019-08-01 | 2023-07-27 | 大連理工大学 | 電子ビーム誘導精錬鋳造技術に基づく高純度ニッケル基高温合金の製造方法 |
| US11981978B2 (en) | 2019-08-01 | 2024-05-14 | Dalian University Of Technology | Method for preparing high-purity nickel-based superalloy by electron beam induced refining and casting technology |
| CN111945023A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-17 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种钛及钛合金铸锭的真空感应熔炼方法 |
| CN111910093A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种难变形高温合金制备用电子束诱导层凝装置及方法 |
| CN111910093B (zh) * | 2020-08-24 | 2024-04-09 | 中国科学院金属研究所 | 一种难变形高温合金制备用电子束诱导层凝装置及方法 |
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