CN112404374B - 一种细化剂的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及精密铸造技术领域，具体为一种细化剂的制备方法及应用。按一定质量百分比和粒度要求选取Ni、Al、WC、Co等粉末，进行混制，混成粉料。采用冷等静压技术在室温、压力10～60MPa条件下压制成型；用酒精对细化剂进行超声波清洗，并在50～100℃温度下烘干。最后浇注时，添加细化剂，同时保证合金液温度在1500～1750℃范围内，浇注时间10～120秒，保温时间1～3分钟，添加量0.01～0.5wt％，并向浇注室内吹送氩气，用刚玉棒搅拌，冷却后观察试样晶粒度。本发明适用于所有金属材料的铸造过程，能够切实有效地解决因高温合金晶粒粗大而导致铸件质量下降问题，而且操作简单、成本低，具有较高的经济效益和长远的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及精密铸造技术领域，具体为一种细化剂的制备方法及应用。
背景技术
普通多晶铸造高温合金在现代航空航天发动机和工业燃汽轮机上仍有广泛的应用，尤其是中低温条件下工作的铸造高温合金基本上都是多晶状态。在普通熔模精密铸造条件下生产的多晶高温合金铸件为比较粗大的树枝晶或柱状晶，导致铸件力学性能降低，影响发动机、燃机等关键零部件的工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种细化剂的制备方法及应用，适用于所有金属材料的铸造过程，能够切实有效地解决因晶粒粗大而导致铸件质量下降问题。
本发明的技术方案是：
一种细化剂的制备方法，细化剂成分为Ni、Al、WC、Co，对应质量百分比为30～70％、5～15％、3～10％，Co为余量；细化剂组分为粉末，粒度为Ni：200～320目、Al：200～320目、WC：80～100目、Co：80～100目；按质量百分比和粒度要求选取Ni、Al、WC、Co粉末，进行混制成粉料，采用冷等静压技术压制成型，在室温下压制，压力要求10～60MPa。
所述的细化剂的制备方法，细化剂压制成型后用酒精进行超声波清洗，在50～100℃范围内烘干。
所述的细化剂的应用，细化剂添加量为合金液重量的0.01～0.5％。
所述的细化剂的应用，细化剂添加时，合金液温度范围控制在1500～1850℃范围内，并在10～120秒内浇注完毕，保温时间1～3分钟。
所述的细化剂的应用，细化剂添加后向浇注室内吹送氩气30～120秒，同时用刚玉棒搅拌1～3分钟。
所述的细化剂的应用，适用于金属材料的铸造过程，特别适用于高温结构材料的细晶铸造过程。
本发明的设计思想是：
考虑异质形核原理，设想向合金液中添加与合金液相同化学成分的固体质点作为形核基底来实现大量晶粒的生成和长大。制备具有晶粒细化作用的物质，通过细化剂的添加，增加形核核心，使晶粒细化。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明用于金属材料的铸造过程，主要解决晶粒粗大问题。
2.本发明可以直接应用于生产实际，操作性强，有利于提高零件的质量和性能。
附图说明
图1为未添加细化剂的试样表面晶粒度。
图2为未添加细化剂的试样截面晶粒度。
图3为实施例1中添加细化剂的试样表面晶粒度。
图4为实施例1中添加细化剂的试样截面晶粒度。
图5为实施例2中添加细化剂的试样截面晶粒度。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明细化剂的制备方法如下：首先，设计细化剂原材料，进行粒度、配比、组份的综合分析，按一定质量百分比和粒度要求选取Ni、Al、WC、Co等粉末，进行混制，混成粉料；然后，采用冷等静压的方法制备细化剂型材；再后，对细化剂型材进行切割、清洗；最后，浇注前，加入细化剂，验证效果。
下面，通过实施例和附图对本发明进一步详细阐述。
实施例1
本实施例中，细化剂的制备方法如下：
取Ni、Al、WC、Co等粉末，质量的百分比分别为30％、10％、9％，Co为余量；粒度为Ni(200目)、Al(320目)、WC(100目)、Co(80目)，进行混制，混成粉料；采用冷等静压技术在室温、压力32MPa条件下压制成型；用酒精对细化剂进行超声波清洗，并在100℃下烘干。
浇注工字型试样，其合金牌号为In-792，添加细化剂，合金液温度为1750℃，浇注时间100秒，保温1分钟，添加量为合金液重量的0.02％；同时，向浇注室内吹送氩气30秒，并用刚玉棒搅拌1分钟，冷却后观察试样晶粒度。图1和图2为未添加细化剂的试样表面晶粒度和截面晶粒度；图3和图4为添加细化剂的试样表面晶粒度和截面晶粒度，可见晶粒获得明显细化。
实施例2
本实施例中，细化剂的制备方法如下：
取Ni、Al、WC、Co等粉末，质量的百分比分别为50％、30％、8％，Co为余量；粒度为Ni(320目)、Al(200目)、WC(80目)、Co(100目)，进行混制，混成粉料；采用冷等静压技术在室温、压力38MPa条件下压制成型；用酒精对细化剂进行超声波清洗，并在60℃下烘干。
浇注工字型试样，其合金牌号为K418b，添加细化剂，这时合金液温度为1550℃，浇注时间60秒，保温2分钟，添加量为合金液重量的0.09％；同时，向浇注室内吹送氩气65秒，并用刚玉棒搅拌1分钟，冷却后观察晶粒度。图5为添加细化剂的试样的截面晶粒度，可见晶粒同样获得明显细化。
实施例结果表明，本发明通过添加化学物质来增加异质形核核心的方法，来达到细化晶粒的目的，解决铸件晶粒粗大问题。而且，操作简单、成本低，具有较高的经济效益和长远的应用前景，适用于金属材料的铸造过程，特别适用于高温结构材料的细晶铸造过程。
Claims (7)
1.一种细化剂的制备方法，其特征在于，细化剂成分为Ni、Al、WC、Co，对应质量百分比为30～70%、5～15%、3～10%，Co为余量；细化剂组分为粉末，粒度为Ni：200～320目、Al：200～320目、WC：80～100目、Co：80～100目；按质量百分比和粒度要求选取Ni、Al、WC、Co粉末，进行混制成粉料，采用冷等静压技术压制成型，在室温下压制，压力要求10～60MPa。
2.根据权利要求1所述的细化剂的制备方法，其特征在于，细化剂压制成型后用酒精进行超声波清洗，在50～100℃范围内烘干。
3.一种权利要求1至2之一所述的细化剂的应用，其特征在于，细化剂添加量为合金液重量的0.01～0.5%。
4.根据权利要求3所述的细化剂的应用，其特征在于，细化剂添加时，合金液温度范围控制在1500～1850℃范围内，并在10～120秒内浇注完毕，保温时间1～3分钟。
5.根据权利要求3所述的细化剂的应用，其特征在于，细化剂添加后向浇注室内吹送氩气30～120秒，同时用刚玉棒搅拌1～3分钟。
6.根据权利要求3所述的细化剂的应用，其特征在于，适用于金属材料的铸造过程。
7.根据权利要求3所述的细化剂的应用，其特征在于，适用于高温结构材料的细晶铸造过程。
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