一种镍基合金生产加工工艺的制作方法

1.本发明属于镍基合金生产技术领域，具体涉及一种镍基合金生产加工工艺。


背景技术：

2.镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要性能又细分为镍基耐热合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。高温合金按照基体的不同，分为：铁基高温合金，镍基高温合金与钴基高温合金。其中镍基高温合金简称镍基合金。
3.目前，对镍基合金的使用已经遍布到海洋领域、环保领域、能源领域、石油化工领域和食品领域，常规在石油化工领域对镍基合金的耐环境性能要求较高，需要耐高温的同时还要耐腐蚀和耐磨等，而现有技术的镍基合金并不能达到这一要求。
4.申请号为cn201610159806.4的专利，其内容为：本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种综合高温性能优异的镍基合金，同时还涉及其生产工艺。镍基合金的成分重量百分比为：单臂碳纳米管：0.02％～0.048％；cr：19.8％～20.8％；ni：51.7％～52.7％；co：0.75％～ 0.88％；mo：2.9％～3.1％；al：0.47％～0.76％；ti：0.79％～1.05％；nb：5.0％～5.2％； b：0.002％～0.0056％；mg：0.005％～0.0077％；mn：0.2％～0.27％；si：0.2％～0.28％； cu：0.14％～0.23％；fe：15.18％～17.4％；以及不可避免的杂质。本发明镍基合金力学性能指标约为传统镍基inconel718合金的1.2-1.5倍，且抗高温高压腐蚀性能和耐热腐蚀能力显著提高。
5.上述专利通过增加单笔碳纳米管和ni的百分占比实现了耐高温耐腐蚀性能，但其耐氧化性差，表面耐磨性差，长时间使用下表面磨损厉害，氧化严重，且加工工艺中一次熔炼，存在原料熔融混合不均匀，制成的镍基合金元件结构稳定性不均匀，影响使用质量和使用寿命。


技术实现要素：

6.针对上述背景产生的技术问题，本发明采用的技术方案如下：
7.一种镍基合金生产加工工艺，所述工艺包括：
8.s1、备料：按照百分比称取以下原料：
9.cr：28.22％-25.57％；
10.mo：17.51％-15.36％；
11.cu：15.74％-13.61％；
12.fe：10.82％-9.21％；
13.al：9.88％-7.25％；
14.si：6.56％-4.76％；
15.ni：5.86％-3.58％；
16.w：3.47％-1.85％；
17.nb：3.24％-2.45％；
18.ti：0.83％-0.68％；
19.in：0.35％-0.22％；
20.s2、混料：将上述原料称取完毕后，倒入混料桶中混合均匀，获得混合粉末；
21.s3、一次真空熔炼：将反应釜进行预热，预热温度至1400℃，将混合粉末倒入反应釜内，保持真空加热至1550℃，持续加热1h；
22.s4、二次真空熔炼：向上述反应釜中加入除气剂后，进行真空加压并加热至1650℃，保温1h-1.5h；
23.s5、熟化：将反应釜降温至1500℃，并保持0.5h-1h至熟化；
24.s6、浇铸成型：将上述熟化后的溶液倒入成型模具中进行浇铸，成型后自然冷却至室温，获得铸造合金；
25.s7、热处理：将铸造合金加热至1200℃并保温6h-8h后，再降温至850℃并保温6h-10h，最后降温至420℃并保持2h-4h，自然冷却至室温，获得热处理合金；
26.s8、表面处理：将热处理合金在电炉内加热至750℃，持续0.5h-1h后，放入水中水淬，得到镍基合金。
27.较佳的，所述镍基合金按照百分比称取如下原料：
28.cr：28.22％、mo：17.51％、cu：15.74％、fe：10.82％、al：9.88％、si：6.56％、ni：5.86％、 w：3.47％、nb：3.24％、ti：0.83％、in：0.35％。
29.较佳的，所述镍基合金按照百分比称取如下原料：
30.cr：27％、mo：16％、cu：14.5％、fe：10％、al：8.2％、si：5.5％、ni：4.5％、w：2.5％、 nb：2.8％、ti：0.75％、in：0.3％。
31.较佳的，所述镍基合金按照百分比称取如下原料：
32.cr：25.57％、mo：15.36％、cu：13.61％、fe：9.21％、al：7.25％、si：4.76％、ni：3.58％、 w：1.85％、nb：2.45％、ti：0.83％-0.68％、in：0.35％-0.22％。
33.较佳的，所述s3中真空度为50pa-200pa。
34.较佳的，所述s4中真空度为0pa-50pa。
35.较佳的，所述s4中除气剂为铝含量为35％的铝合金。
36.较佳的，所述s6和s7中室温要求为25℃。
37.采用本发明技术方案，获得以下有益效果：
38.1、本发明增加了w和in，w和cr、ni配合能够增加合金的耐磨耐蚀性，in可塑性强、延展性好，作为石油化工领域能够有较强的抗氧化、耐腐蚀和焊接性能；
39.2、本发明在工艺上，通过两次真空熔炼，使混合原料在不同真空度下充分熔融混合，逐步升温，保证溶液的熔融性稳定的同时，提高混合均匀性，减少原料混合不均匀导致的局部积聚性，降低镍基合金的质量；
40.3、本发明在熔炼前先将所有原料进行混料，来确保原料熔融时能够充分的混合均匀，保证镍基合金溶液浇铸成型时每个部分的成分都能够足够均匀，提高镍基合金的生产质量。
附图说明
41.图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
42.为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
43.一种镍基合金生产加工工艺，所述工艺包括：
44.s1、备料：按照百分比称取以下原料：
45.cr：28.22％-25.57％；
46.mo：17.51％-15.36％；
47.cu：15.74％-13.61％；
48.fe：10.82％-9.21％；
49.al：9.88％-7.25％；
50.si：6.56％-4.76％；
51.ni：5.86％-3.58％；
52.w：3.47％-1.85％；
53.nb：3.24％-2.45％；
54.ti：0.83％-0.68％；
55.in：0.35％-0.22％；
56.s2、混料：将上述原料称取完毕后，倒入混料桶中混合均匀，获得混合粉末；
57.s3、一次真空熔炼：将反应釜进行预热，预热温度至1400℃，将混合粉末倒入反应釜内，保持真空加热至1550℃，持续加热1h；
58.s4、二次真空熔炼：向上述反应釜中加入除气剂后，进行真空加压并加热至1650℃，保温1h-1.5h；
59.s5、熟化：将反应釜降温至1500℃，并保持0.5h-1h至熟化；
60.s6、浇铸成型：将上述熟化后的溶液倒入成型模具中进行浇铸，成型后自然冷却至室温，获得铸造合金；
61.s7、热处理：将铸造合金加热至1200℃并保温6h-8h后，再降温至850℃并保温6h-10h，最后降温至420℃并保持2h-4h，自然冷却至室温，获得热处理合金；
62.s8、表面处理：将热处理合金在电炉内加热至750℃，持续0.5h-1h后，放入水中水淬，得到镍基合金。
63.所述s3中真空度为50pa-200pa。
64.所述s4中真空度为0pa-50pa。
65.所述s4中除气剂为铝含量为35％的铝合金。
66.所述s6和s7中室温要求为25℃。
67.实施例1
68.通过上述工艺方法制备，所述镍基合金按照百分比称取如下原料：cr：28.22％、mo：17.51％、 cu：15.74％、fe：10.82％、al：9.88％、si：6.56％、ni：5.86％、w：3.47％、nb：3.24％、ti： 0.83％、in：0.35％。
69.实施例2
70.通过上述工艺方法制备，所述镍基合金按照百分比称取如下原料：cr：27％、mo：16％、 cu：14.5％、fe：10％、al：8.2％、si：5.5％、ni：4.5％、w：2.5％、nb：2.8％、ti：0.75％、 in：0.3％。
71.实施例3
72.通过上述工艺方法制备，所述镍基合金按照百分比称取如下原料：cr：25.57％、mo：15.36％、 cu：13.61％、fe：9.21％、al：7.25％、si：4.76％、ni：3.58％、w：1.85％、nb：2.45％、ti： 0.83％-0.68％、in：0.35％-0.22％。
73.根据上述3个实施例，采用上述工艺方法制备得到的镍基合金，经性能测试后获得表1，如下，其中，表面硬度差值测取方法为：每一个镍基合金块表面均匀取10个点测量表面硬度，测得的最大值和最小值之间的差值为对应实施例的表面硬度差值：
[0074][0075]
综上所述，按照本发明的生产工艺，按照不同原料百分占比量要求生产的镍基合金可以看出，经过本发明工艺方法加工后，原料百分比占比越高，其中mo、w、al和in含量越高，得到的镍基合金表面耐磨性、硬度和耐高温抗拉强度越高，稳定性越强。
[0076]
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。