一种稳定镍基单晶合金中稀土元素成分的方法与流程

本发明涉及一种稳定镍基单晶合金中稀土元素成分的方法，具体为一种通过在镍基单晶高温合金中复合添加稀土元素的方式，稳定稀土元素的成分。

背景技术：

在精密铸造镍基高温合金过程中，除缩孔、疏松、热裂纹外，表面夹杂是一类常见且难以消除的缺陷，叶片进排气边缘的夹杂甚至会使整个铸件报废。合金与铸型间界面反应，使铸件表面形成无法打磨的黏砂，降低叶片成品率，还影响高温合金最终成分，削弱其性能，不利于稳定后续加工工艺。理论上通过添加稀土元素可以改善精密铸造镍基高温合金制备过程中的问题，但是，生产实践中效果往往不佳。

技术实现要素：

通过研究发现，精密铸造过程的界面反应会严重影响镍基合金中稀土元素的最终含量，从而影响稀土元素的作用，包括除硫效果，提高镍基高温合金的抗氧化性与高温抗蠕变性等。发明人反复试验，找到一种采用复合添加稀土元素的方法，降低合金与型壳材料间界面反应，对于稳定镍基高温合金中稀土元素含量，提高高温合金铸件表面质量及性能的方法。具体技术方案为：

一种稳定镍基单晶合金中稀土元素成分的方法，包括以下步骤：

1）取适量的镍基单晶合金材料，添加质量为所述镍基单晶合金材料质量50±10ppm的稀土la元素；添加质量为所述镍基单晶合金材料质量100±20ppm的稀土y元素；

2）制备铸件。

进一步，步骤1）中所述稀土la元素与稀土y元素含量比例为不低于1：3且不高于1：2。

进一步，采用定向凝固工艺制备铸件。

本发明通过在镍基合金中添加适量的稀土la、y元素，有效降低了合金与型壳材料间界面反应；使镍基高温合金中稀土元素含量稳定，发挥稀土元素的作用，提高镍基高温合金的抗氧化性与高温抗蠕变性等。

附图说明

图1为扫描电子显微镜下现有制备方法的合金图像；

图2为扫描电子显微镜下本发明制备方法的合金图像。

具体实施方式

下面利用实施例对本发明进行更全面的说明。本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。

实施例1

准备相应成分（与镍合金组成成分无关）镍合金的母合金锭，并按照表1中的添加量，在其中添加一定含量的la与y元素，稀土la元素含量为50ppm，稀土y元素含量为100ppm，稀土la元素与稀土y元素含量比例为1：2，采用定向凝固工艺制备铸件。铸件中稀土元素含量如表1所示。通过扫描电子显微镜观察，可以得到如图2所示的图像，可以看出，和单独添加稀土y的图像相比，复合添加稀土la、y元素后，界面反应程度较单独现有技术中仅添加y元素的图1更低，稀土元素在镍合金铸件中的最终成分更加稳定；从稀土成分收得量的数据也可以得到印证。

表1镍合金稀土元素添加量与收得量

实施例2

准备相应成分镍合金的母合金锭，并按照表2中的添加量，在其中添加一定含量的la与y元素，稀土la元素含量为40ppm，稀土y元素含量为80ppm，稀土la元素与稀土y元素含量比例为1：2，采用定向凝固工艺制备铸件。铸件中稀土元素含量如表2所示。

表2镍合金稀土元素添加量与收得量

实施例3

准备相应成分镍合金的母合金锭，并按照表3中的添加量，在其中添加一定含量的la与y元素，稀土la元素含量为60ppm，稀土y元素含量为120ppm，稀土la元素与稀土y元素含量比例为1：2，采用定向凝固工艺制备铸件。铸件中稀土元素含量如表3所示。

表3镍合金稀土元素添加量与收得量

实施例4

准备相应成分镍合金的母合金锭，并按照表4中的添加量，在其中添加一定含量的la与y元素，稀土la元素含量为40ppm，稀土y元素含量为120ppm，稀土la元素与稀土y元素含量比例为1：3，采用定向凝固工艺制备铸件。铸件中稀土元素含量如表4所示。

表4镍合金稀土元素添加量与收得量

上述示例只是用于说明本发明，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本发明思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种稳定镍基单晶合金中稀土元素成分的方法，具体为一种通过在镍基单晶高温合金中复合添加稀土元素的方式，按照稀土La元素含量为50±10ppm，稀土Y元素含量为100±20ppm，稀土La元素与稀土Y元素含量比例为不低于1：3且不高于1：2方式添加，降低合金与型壳材料间界面反应，稳定镍基高温合金中稀土元素含量。本发明通过在镍基合金中添加适量的稀土La、Y元素，有效降低了合金与型壳材料间界面反应；使镍基高温合金中稀土元素含量稳定，发挥稀土元素的作用，提高镍基高温合金的抗氧化性与高温抗蠕变性等。

技术研发人员：汪航;廖金发;罗富鑫;高鹏哲;尚根峰
受保护的技术使用者：江西理工大学
技术研发日：2017.08.31
技术公布日：2018.01.23