本發(fā)明涉及金屬材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種鎳鎢中間合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，在高溫環(huán)境下服役，并能承受?chē)?yán)酷的機(jī)械應(yīng)力及具有良好表面穩(wěn)定性的一類(lèi)合金。高溫合金一般具有高的室溫和高溫強(qiáng)度、良好的抗氧化性和抗熱腐蝕性、優(yōu)異的蠕變與疲勞抗力、良好的組織穩(wěn)定性和使用的可靠性。因此，高溫合金既是航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件的關(guān)鍵材料，又是艦船、能源、石油化工等工業(yè)領(lǐng)域不可缺少的重要材料。在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域中，鎳基高溫合金占有特殊的重要地位。與鐵基和鈷基高溫合金相比，鎳基高溫合金具有更高的高溫強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于制作航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的熱端部件。鎳基高溫合金時(shí)以鎳為基體(含量一般大于50％)，在650～1000℃范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗燃?xì)飧g能力的高溫合金。它是在Cr20Ni80合金基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，為了滿(mǎn)足1000℃左右高溫?zé)釓?qiáng)性和氣體介質(zhì)中的抗氧化、抗腐蝕的要求，加入了大量的強(qiáng)化元素，如W、Mo、Ti、Al、Nb、Co等，以保證其優(yōu)越的高溫性能。金屬鎳的熔點(diǎn)為1455℃，密度為8.9g/cm3，而金屬鎢的熔點(diǎn)為3415℃，密度為19.3g/cm3，在鎳基高溫合金熔煉過(guò)程中，若鎢元素直接以純金屬的形式加入，會(huì)由于兩者的熔點(diǎn)和密度差較大，造成成分偏析，當(dāng)合金錠尺寸較大時(shí)，成分偏析會(huì)更加嚴(yán)重。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種鎳鎢中間合金及其制備方法。本發(fā)明提供的鎳鎢中間合金熔點(diǎn)低，用于鎳基高溫合金的熔煉時(shí)能夠避免成分偏析。本發(fā)明提供了一種鎳鎢中間合金，按質(zhì)量含量計(jì)，包括41～44wt％的鎢和余量的鎳。優(yōu)選的，所述鎳鎢中間合金包括42～43wt％的鎢和余量的鎳。優(yōu)選的，所述鎳鎢中間合金的熔點(diǎn)為1495～1525℃。本發(fā)明還提供了上述鎳鎢中間合金的制備方法，以金屬鎳和金屬鎢為原料，進(jìn)行真空感應(yīng)熔煉，得到鎳鎢中間合金。優(yōu)選的，所述真空感應(yīng)熔煉的真空度為5～30Pa。優(yōu)選的，所述真空感應(yīng)熔煉的功率為40～80kW。優(yōu)選的，所述真空感應(yīng)熔煉包括以下步驟：(1)將金屬鎳和金屬鎢加熱熔化，得到混合熔體；(2)將所述步驟(1)得到的混合熔體精煉，得到合金液；(3)將所述步驟(2)得到的合金液冷卻，得到鎳鎢中間合金。優(yōu)選的，所述步驟(2)中精煉的溫度為1550～1650℃，精煉的時(shí)間為4～8min。優(yōu)選的，所述真空感應(yīng)熔煉之前還包括：將金屬鎳和金屬鎢干燥。優(yōu)選的，所述干燥的溫度為100～120℃，干燥的時(shí)間為4h以上。本發(fā)明提供的鎳鎢中間合金，按質(zhì)量含量計(jì)，包括41～44wt％的鎢和余量的鎳。本發(fā)明提供的鎳鎢中間合金通過(guò)設(shè)計(jì)合金成分，使鎳鎢中間合金的熔點(diǎn)接近鎳的熔點(diǎn)，且具有較小的成分偏析，代替金屬鎢用于鎳基合金熔煉時(shí)，能夠降低熔煉溫度，防止成分偏析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的鎳鎢中間合金熔點(diǎn)為1495～1525℃，成分偏析較小。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種鎳鎢中間合金，按質(zhì)量含量計(jì)，包括41～44wt％的鎢和余量的鎳。在本發(fā)明中，所述鎳鎢中間合金優(yōu)選包括42～43wt％的鎢和余量的鎳。在本發(fā)明中，所述鎳鎢中間合金的熔點(diǎn)優(yōu)選為1495～1525℃。在本發(fā)明中，所述鎢和鎳的配比使鎳鎢中間合金的熔點(diǎn)與鎳熔點(diǎn)接近，并且由于該成分接近共析成分，可降低凝固過(guò)程中的成分偏析。本發(fā)明還提供了一種上述技術(shù)方案所述鎳鎢中間合金的制備方法，以金屬鎳和金屬鎢為原料，進(jìn)行真空感應(yīng)熔煉，得到鎳鎢中間合金。在本發(fā)明中，所述金屬鎳的純度優(yōu)選為99.95％以上；所述金屬鎢的純度優(yōu)選為99.95％以上。本發(fā)明優(yōu)選在所述真空感應(yīng)熔煉前對(duì)金屬鎳和金屬鎢進(jìn)行干燥。在本發(fā)明中，所述干燥的溫度優(yōu)選為100～120℃，更優(yōu)選為105～115℃；所述干燥的時(shí)間優(yōu)選為4h以上，更優(yōu)選為6～12h，最優(yōu)選為8～10h。在本發(fā)明中，所述干燥可以去除原料中的水，防止熔煉過(guò)程中出現(xiàn)析氫現(xiàn)象。在本發(fā)明中，所述真空感應(yīng)熔煉的真空度優(yōu)選為5～30Pa，更優(yōu)選為10～20Pa。在本發(fā)明中，所述真空感應(yīng)熔煉的功率優(yōu)選為40～80kW。本發(fā)明對(duì)所述真空感應(yīng)熔煉的裝置沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的真空感應(yīng)加熱爐即可。在本發(fā)明中，所述真空感應(yīng)熔煉優(yōu)選在中頻真空感應(yīng)爐中進(jìn)行。在本發(fā)明中，所述真空感應(yīng)熔煉優(yōu)選包括以下步驟：(1)將金屬鎳和金屬鎢加熱熔化，得到混合熔體；(2)將所述步驟(1)得到的混合熔體精煉，得到合金液；(3)將所述步驟(2)得到的合金液冷卻，得到鎳鎢中間合金。本發(fā)明優(yōu)選將金屬鎳和金屬鎢加熱熔化，得到混合熔體。在本發(fā)明中，所述加熱優(yōu)選為電磁感應(yīng)加熱。本發(fā)明對(duì)所述加熱的升溫速率沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的升溫速率即可。本發(fā)明優(yōu)選通過(guò)調(diào)整中頻真空感應(yīng)爐的功率控制升溫速率。本發(fā)明優(yōu)選先在起始功率下加熱，然后在過(guò)渡功率下加熱至金屬開(kāi)始熔化，最后在穩(wěn)定功率下加熱至原料全部熔化，得到混合熔體。在本發(fā)明中，所述中頻真空感應(yīng)爐的起始功率優(yōu)選為40～45kW，更優(yōu)選為42～43kW；所述起始功率的保持時(shí)間優(yōu)選為3～6min，更優(yōu)選為4～5min。在本發(fā)明中，所述過(guò)渡功率優(yōu)選為55～60kW，更優(yōu)選為56～57kW。在本發(fā)明中，所述穩(wěn)定功率優(yōu)選為68～72kW，更優(yōu)選為70～71kW。得到混合熔體后，本發(fā)明優(yōu)選將所述混合熔體精煉，得到合金液。在本發(fā)明中，所述精煉的溫度優(yōu)選為1550～1650℃，更優(yōu)選為1590～1610℃；所述精煉的時(shí)間優(yōu)選為4～8min，更優(yōu)選為5～6min。在本發(fā)明中，所述精煉的功率優(yōu)選為78～82kW，更優(yōu)選為80～81kW。在本發(fā)明中，所述精煉過(guò)程中可以去除熔體中的雜質(zhì)和氣體，得到純凈的合金液。得到合金液后，本發(fā)明優(yōu)選將所述合金液冷卻，得到鎳鎢中間合金。本發(fā)明對(duì)所述冷卻的操作沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的熔體冷卻的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述冷卻優(yōu)選為澆注后隨爐冷卻。本發(fā)明對(duì)所述澆注的操作沒(méi)有特殊的限定，按照后續(xù)工藝需求選擇本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的澆注的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述冷卻的終止溫度優(yōu)選為150℃以下。為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的鎳鎢中間合金及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)地描述，但不能將它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。實(shí)施例1:1、將純度為99.95％以上的金屬鎳35kg和金屬鎢25kg進(jìn)行烘干，烘干溫度120℃，烘干時(shí)間4小時(shí)。2、再然后按規(guī)定成分計(jì)算合金配比，進(jìn)行加料：原材料盡量充分接觸，保證中頻真空感應(yīng)爐能夠加熱熔化，最后裝爐。3、送電前準(zhǔn)備(1)開(kāi)啟循環(huán)水泵，檢查管路有無(wú)泄漏，調(diào)整各路水量分配適當(dāng)、壓力合適。(2)檢查電力系統(tǒng)，是否正常，如有異常，及時(shí)維修。(3)確認(rèn)觀察孔玻璃透明狀況，如不好，要打開(kāi)蓋進(jìn)行擦拭或用砂紙打磨，裝回后，扭動(dòng)調(diào)位手鈕，調(diào)位要靈活，壓蓋密封良好。4.熔煉(1)抽真空，抽到30Pa時(shí)，方可送電熔煉。(2)送電，起始功率40kW；(3)5分鐘后，功率調(diào)至55kW；(4)見(jiàn)合金融化后，功率調(diào)至70kW；(5)合金熔清以后，適當(dāng)提高功率80kW，在1598℃下精煉4分鐘，澆注。5、冷卻95分鐘出爐，得到鎳鎢中間合金。熔煉過(guò)程中可以觀察到：合金變暗紅且慢慢熔化，合金液發(fā)亮，變清。對(duì)本實(shí)施例制備的鎳鎢中間合金進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到結(jié)果如表1所示。實(shí)施例2:1、將純度為99.95％以上的金屬鎳35kg和金屬鎢25kg進(jìn)行烘干，烘干溫度110℃，烘干時(shí)間5小時(shí)。2、再然后按規(guī)定成分計(jì)算合金配比，進(jìn)行加料：原材料盡量充分接觸，保證中頻真空感應(yīng)爐能夠加熱熔化，最后裝爐。3、送電前準(zhǔn)備(1)開(kāi)啟循環(huán)水泵，檢查管路有無(wú)泄漏，調(diào)整各路水量分配適當(dāng)、壓力合適。(2)檢查電力系統(tǒng)，是否正常，如有異常，及時(shí)維修。(3)確認(rèn)觀察孔玻璃透明狀況，如不好，要打開(kāi)蓋進(jìn)行擦拭或用砂紙打磨，裝回后，扭動(dòng)調(diào)位手鈕，調(diào)位要靈活，壓蓋密封良好。4.熔煉(1)抽真空，抽到5Pa時(shí)，方可送電熔煉。(2)送電，起始功率40kW；(3)5分鐘后，功率調(diào)至55kW；(4)見(jiàn)合金融化后，功率調(diào)至70kW；(5)合金熔清以后，適當(dāng)提高功率80kW，在1614℃下精煉5分鐘，澆注。5、冷卻100分鐘出爐，得到鎳鎢中間合金。熔煉過(guò)程中可以觀察到：混合熔體表面有一層薄薄的膜，合金熔清后顏色發(fā)亮。對(duì)本實(shí)施例制備的鎳鎢中間合金進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到結(jié)果如表1所示。實(shí)施例3:1、將純度為99.95％以上的金屬鎳35kg和金屬鎢25kg進(jìn)行烘干，烘干溫度100℃，烘干時(shí)間6小時(shí)。2、再然后按規(guī)定成分計(jì)算合金配比，進(jìn)行加料：原材料盡量充分接觸，保證中頻真空感應(yīng)爐能夠加熱熔化，最后裝爐。3、送電前準(zhǔn)備(1)開(kāi)啟循環(huán)水泵，檢查管路有無(wú)泄漏，調(diào)整各路水量分配適當(dāng)、壓力合適。(2)檢查電力系統(tǒng)，是否正常，如有異常，及時(shí)維修。(3)確認(rèn)觀察孔玻璃透明狀況，如不好，要打開(kāi)蓋進(jìn)行擦拭或用砂紙打磨，裝回后，扭動(dòng)調(diào)位手鈕，調(diào)位要靈活，壓蓋密封良好。4.熔煉(1)抽真空，抽到20Pa時(shí)，方可送電熔煉。(2)送電，起始功率40kW；(3)5分鐘后，功率調(diào)至55kW；(4)見(jiàn)合金融化后，功率調(diào)至70kW；(5)合金熔清以后，適當(dāng)提高功率80kW，在1610℃下精煉6分鐘，澆注。5、冷卻98分鐘出爐，得到鎳鎢中間合金。熔煉過(guò)程中可以觀察到：合金由暗紅逐漸融化，合金液亮清，無(wú)架橋現(xiàn)象。對(duì)本實(shí)施例制備的鎳鎢中間合金進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到結(jié)果如表1所示。實(shí)施例4:1、將純度為99.95％以上的金屬鎳35kg和金屬鎢25kg進(jìn)行烘干，烘干溫度105℃，烘干時(shí)間5.5小時(shí)。2、再然后按規(guī)定成分計(jì)算合金配比，進(jìn)行加料：原材料盡量充分接觸，保證中頻真空感應(yīng)爐能夠加熱熔化，最后裝爐。3、送電前準(zhǔn)備(1)開(kāi)啟循環(huán)水泵，檢查管路有無(wú)泄漏，調(diào)整各路水量分配適當(dāng)、壓力合適。(2)檢查電力系統(tǒng)，是否正常，如有異常，及時(shí)維修。(3)確認(rèn)觀察孔玻璃透明狀況，如不好，要打開(kāi)蓋進(jìn)行擦拭或用砂紙打磨，裝回后，扭動(dòng)調(diào)位手鈕，調(diào)位要靈活，壓蓋密封良好。4.熔煉(1)抽真空，抽到10Pa時(shí)，方可送電熔煉。(2)送電，起始功率40kW；(3)5分鐘后，功率調(diào)至55kW；(4)見(jiàn)合金融化后，功率調(diào)至70kW；(5)合金熔清以后，適當(dāng)提高功率80kW，在1605℃下精煉7分鐘，澆注。5、冷卻97分鐘出爐，得到鎳鎢中間合金。熔煉過(guò)程中可以觀察到：合金由暗紅逐漸融化，合金液亮清，無(wú)架橋現(xiàn)象。對(duì)本實(shí)施例制備的鎳鎢中間合金進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到結(jié)果如表1所示。實(shí)施例5:1、將純度為99.95％以上的金屬鎳35kg和金屬鎢25kg進(jìn)行烘干，烘干溫度115℃，烘干時(shí)間4.5小時(shí)。2、再然后按規(guī)定成分計(jì)算合金配比，進(jìn)行加料：原材料盡量充分接觸，保證中頻真空感應(yīng)爐能夠加熱熔化，最后裝爐。3、送電前準(zhǔn)備(1)開(kāi)啟循環(huán)水泵，檢查管路有無(wú)泄漏，調(diào)整各路水量分配適當(dāng)、壓力合適。(2)檢查電力系統(tǒng)，是否正常，如有異常，及時(shí)維修。(3)確認(rèn)觀察孔玻璃透明狀況，如不好，要打開(kāi)蓋進(jìn)行擦拭或用砂紙打磨，裝回后，扭動(dòng)調(diào)位手鈕，調(diào)位要靈活，壓蓋密封良好。4.熔煉(1)抽真空，抽到15Pa時(shí)，方可送電熔煉。(2)送電，起始功率40kW；(3)5分鐘后，功率調(diào)至55kW；(4)見(jiàn)合金融化后，功率調(diào)至70kW；(5)合金熔清以后，適當(dāng)提高功率80kW，在1602℃下精煉8分鐘，澆注。5、冷卻99分鐘出爐，得到鎳鎢中間合金。熔煉過(guò)程中可以觀察到：混合熔體表面有一層薄薄的膜，合金熔清后顏色發(fā)亮。對(duì)本實(shí)施例制備的鎳鎢中間合金進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到結(jié)果如表1所示。表1本發(fā)明實(shí)施例中鎳鎢中間合金化學(xué)成分合金成分W(wt％)C(wt％)Fe(wt％)O(wt％)N(wt％)Ni(wt％)實(shí)施例141.000.0110.060.0200.011余量實(shí)施例242.190.0100.0590.0190.015余量實(shí)施例342.000.0100.0560.0110.012余量實(shí)施例443.990.0130.0610.0150.009余量實(shí)施例544.000.0100.0550.0120.011余量由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明提供的鎳鎢中間合金成分穩(wěn)定，雜質(zhì)含量較低，熔點(diǎn)接近金屬鎳熔點(diǎn)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3