Mg和氢气复合加减压气泡洗涤高温合金纯净化基础研究

Superalloy is a key material which used for aircraft turbine engine, rocket engine, gas turbine.And many of the corrosion-resistant and thermal-resistant parts used in energy, metallurgy, chemical industry also need superalloy. The purity of superalloy material is one bottleneck which block the research and production of superalloy in our country. the Purification of superaloy is a research hotspot in vacuum induction melting process, but the further reports on this point are not much. Based on this preparatory work, this project will investigate the following contents:.1) A new purification melting process of superalloy was put forward. This method is bubble washing method by pressure elevating and reducing method..2)The gas (Mg and hydrogen) dissolute and precipitate from high temperature melts under the pressure elevating and reducing, and the interaction mechanism between gas and inclusions..3)The mechannism of the megnesium deoxidating,desulfurizating and denitrogenating under added pressure condition. .This project aimed to develop a new purification melting process of superalloy, and provide a theoretical and technical suppert for bubble wash refining by pressure elevating and reducing.

高温合金是航空涡轮发动机、火箭发动机、地面燃机以及能源、冶金、化工等产业所需高温耐腐蚀部件的关键材料，高温合金材料的纯净度是目前我国高温合金研制和生产的一个技术瓶颈。真空感应纯净化熔炼工艺的相关研究一直是我国高温合金科研工作者的研究热点，但相关问题深入研究的报道并不多。基于此，并在前期工作的基础上，本项目拟考察如下内容: 1）提出一项新型的高温合金纯净化冶炼技术，即Mg、氢气复合加压减压法气泡洗涤高温合金纯净化工艺；2）加减压条件下气体（Mg蒸气和氢气）在高温熔体中的溶解、析出行为，气泡和夹杂物的相互作用机理；3）加压条件下Mg的脱O、N、S和气泡洗涤纯净化机理。本项目旨在开拓高温合金纯净化冶炼新工艺，为加压减压法气泡洗涤夹杂物合金纯净化冶炼提供理论和技术支持。

高温合金材料的纯净度是目前我国高温合金研制和生产的一个技术瓶颈。本项目采用Mg、氢气复合加压减压法气泡洗涤高温合金纯净化工艺，取得的主要研究结果如下：.（1）通过加压溶解氮气，减压形成微小气泡工艺，气泡在夹杂物上形核长大，然后夹杂物和气泡一起上浮至表面得到去除，实验结果表明：最佳的初始氮分压为0.8-1.0bar，精炼后T.[O]和T.[N]可分别降低至3ppm和7ppm，夹杂物尺寸变小，数量减少。.（2）氩气或者氩氢混合气体精炼高温合金可以显著降低合金中的氮氧含量，比真空感应熔炼的精炼效果好。在现有的实验设备条件下基本可以把氮含量将至8ppm，氧含量降至9ppm，而且底吹氩氢混合气时，高温合金中氮氧含量达到平衡的时间远少于底吹纯氩的时间。.（3）加入镁粉复合氩气或者氩氢混合气体精炼高温合金返回料可以显著降合金中的硫含量，比真空感应熔炼的精炼效果好。在现有的实验设备条件下基本可以硫含量降至1-2ppm。.（4）同时吹入镁粉复合氩气或者氩氢混合气体精炼高温合金返回料可以显著改善夹杂物的形貌，尺寸。由未熔炼前的大块或者链状，形状复杂的氧化物、氮化物、硫化物复合夹杂逐步转变成少量均匀分散的氮化钛和硫化物夹杂，大大改善了合金熔体的质量。.（5）通过氢等离子熔炼后镍和铁中的氧含量降低明显，镍中的氧含量可以由40ppm左右降低至5ppm左右，铁中的氧含量由100ppm左右降低至10ppm左右。脱碳脱硫的过程中，铁中碳含量由8000ppm左右降低至200ppm以下，硫含量由1000ppm降低至3ppm左右，CMSX-4返回料经20%氢等离子熔炼60分钟，氧含量减低到4ppm。