CN107460360A - 通过注射Ni‑Nb‑C合金细化Ni基合金组织晶粒的方法 - Google Patents
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Abstract
通过注射Ni‑Nb‑C合金细化Ni基合金组织晶粒的方法，涉及合金制备领域。该方法通过向液态金属Ni基合金Incone600中注射颗粒状的Ni‑Nb‑C合金后，Ni‑Nb‑C的母相溶解。高熔点的初晶NbC在液态金属中分散，最后通过NbC结晶成核生长，与Incone600合金的结晶粒生长相互抑制，通过调节Nb、C的含量，合金的注射温度和搅拌时间使Incone600合金达到最佳晶粒细化程度，提高了材料的机械性能。本发明方法操作简单、设备成本低、效率高，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及合金制备领域，具体涉及一种通过注射法对Ni基合金Inconel600使用注射合金Ni-Nb-C进行晶粒细化的方法。
背景技术
近年来，通过材料部件的轻量化使耗油量与排气量降低，实现对环境保护的问题得到了该领域专家的重视。因此，提高材料性能的同时使原有部件得到薄壁化且拥有长时间使用寿命的技术成为了难点。本发明以生产薄片涡轮为研究对象，薄化叶片的同时以提高叶片的拉伸强度为目的。通过注射法使Ni基合金Inconel600的晶粒细化，提高其拉伸强度。
发明内容
为弥补现有技术的不足，本发明提供一种通过注射法使用注射合金Ni-Nb-C对Incone600合金进行晶粒细化。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
制作注射合金Ni-Nb-C：首先取纯度99.9％的Ni与石墨通过电弧炉溶解得到Ni-C合金，在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，得到Ni-Nb-C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状备用，其中，Ni-Nb-C合金中Nb的质量分数为30％，C的质量分数为3％。
晶粒细化：将一定量的Incone600合金放入石墨管中，将该石墨管放入电炉中升温到1708K至合金完全熔化，降低温度至1623K时，在电炉的开口处注射导入装有Ni-Nb-C合金的石英管，该Ni-Nb-C合金的添加量为Incone600合金质量分数1-3％，使Ni-Nb-C合金与液态Incone600合金完全接触并搅拌5秒后取出石墨管，在空气中冷却，即得晶粒细化的Incone600合金。
进一步的，所述的Incone600合金成分为：Ni:73.85wt％、Cr:16.20wt％、Fe:8.6wt％、Mn:0.38wt％。
进一步的，所述Ni-Nb-C合金的添加量为Incone600合金质量分数1-3％，更优选Incone600合金质量分数的3％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过向液态金属Ni基合金Incone600中注射颗粒状的Ni-Nb-C合金后，Ni-Nb-C的母相溶解。高熔点的初晶NbC在液态金属中分散，最后通过NbC结晶成核生长，与Incone600合金的结晶粒生长相互抑制，通过调节Nb、C的含量，合金的注射温度和搅拌时间使Incone600合金达到最佳晶粒细化程度，提高了材料的机械性能。本发明方法操作简单、设备成本低、效率高，具有良好的应用前景。
附图说明
图1在光学显微镜下，Incone600合金通过注射Ni-30％Nb-3％C合金前后的表面晶粒变化对比图；
图2为Incone600合金通过注射1～3％Ni-30％Nb-3％C合金前后拉伸强度的变化对比图。
具体实施方式
下面通过附图和具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从化学公司购买。
实施例1
(1)制作Ni-Nb-C合金
首先取纯度99.9％的Ni与石墨通过电弧炉溶解得到Ni-C合金，在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，其中，Ni-Nb-C合金中Nb的质量分数为30％，C的质量分数为3％，得到Ni-Nb-C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状备用。
(2)导入Ni-Nb-C合金
将颗粒状的Ni-Nb-C合金导入石英管中，Ni-Nb-C合金的添加量为Incone600合金质量分数1％。
(3)晶粒细化Incone600合金
将Incone600合金(Ni:73.85wt％、Cr:16.20wt％、Fe:8.6wt％、Mn:0.38wt％)放入石墨管中，将该石墨管放入电炉中升温到1708K使合金完全熔化，降低温度至1623K时，在电炉的开口处注射导入装有Ni-Nb-C合金的石英管，使Ni-Nb-C合金与液态Incone600合金完全接触并搅拌5秒后取出石墨管，在空气中冷却，即得晶粒细化的Incone600合金。
实施例2
(1)制作Ni-Nb-C合金
首先取纯度99.9％的Ni与石墨通过电弧炉溶解得到Ni-C合金，在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，其中，Ni-Nb-C合金中Nb的质量分数为30％，C的质量分数为3％，得到Ni-Nb-C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状备用。
(2)导入Ni-Nb-C合金
将颗粒状的Ni-Nb-C合金导入石英管中，Ni-Nb-C合金的添加量为Incone600合金质量分数2％。
(3)晶粒细化Incone600合金
将Incone600合金(Ni:73.85wt％、Cr:16.20wt％、Fe:8.6wt％、Mn:0.38wt％)放入石墨管中，将该石墨管放入电炉中升温到1708K使合金完全熔化，降低温度至1623K时，在电炉的开口处注射导入装有Ni-Nb-C合金的石英管，使Ni-Nb-C合金与液态Incone600合金完全接触并搅拌5秒后取出石墨管，在空气中冷却，即得晶粒细化的Incone600合金。
实施例3
(1)制作Ni-Nb-C合金
首先取纯度99.9％的Ni与石墨通过电弧炉溶解得到Ni-C合金，在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，其中，Ni-Nb-C合金中Nb的质量分数为30％，C的质量分数为3％，得到Ni-Nb-C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状备用。
(2)导入Ni-Nb-C合金
将颗粒状的Ni-Nb-C合金导入石英管中，Ni-Nb-C合金的添加量为Incone600合金质量分数3％。
(3)晶粒细化Incone600合金
将Incone600合金(Ni:73.85wt％、Cr:16.20wt％、Fe:8.6wt％、Mn:0.38wt％)放入石墨管中，将该石墨管放入电炉中升温到1708K使合金完全熔化，降低温度至1623K时，在电炉的开口处注射导入装有Ni-Nb-C合金的石英管，使Ni-Nb-C合金与液态Incone600合金完全接触并搅拌5秒后取出石墨管，在空气中冷却，即得晶粒细化的Incone600合金。
实施例4
对实施例1-3细化的Incone600合金进行性能测试，通过光学显微镜首先观测Incone600合金的面表确认是否有晶粒细化的现象，如图1所示，通过光学显微镜及计算软件测定Incone600晶粒细化程度可达5倍以上。然后对细化的Incone600合金进行拉伸实验检测其拉伸强度的变化，其结果图2所示。通过拉伸强度对比，确认合金晶粒细化后提高了其机械性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.通过注射Ni-Nb-C合金细化Ni基合金组织晶粒的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)制作注射合金Ni-Nb-C：首先取纯度99.9％的Ni与石墨通过电弧炉溶解得到Ni-C合金，在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，得到Ni-Nb-C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状备用，其中，Ni-Nb-C合金中Nb的质量分数为30％，C的质量分数为3％；
(2)晶粒细化：将一定量的Incone600合金放入石墨管中，将该石墨管放入电炉中升温到1708K至合金完全熔化，降低温度至1623K时，在电炉的开口处注射导入装有Ni-Nb-C合金的石英管，使Ni-Nb-C合金与液态Incone600合金完全接触并搅拌5秒后取出石墨管，在空气中冷却，即得晶粒细化的Incone600合金。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的Incone600合金成分为：Ni:73.85wt％、Cr:16.20wt％、Fe:8.6wt％、Mn:0.38wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中Ni-Nb-C合金的添加量为Incone600合金质量分数1-3％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中Ni-Nb-C合金的添加量为Incone600合金质量分数3％。
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