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CN110315084B - 航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法 - Google Patents

航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法 Download PDF

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CN110315084B CN201910527976.7A CN201910527976A CN110315084B CN 110315084 B CN110315084 B CN 110315084B CN 201910527976 A CN201910527976 A CN 201910527976A CN 110315084 B CN110315084 B CN 110315084B
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Abstract

本发明提供了一种航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法。该方法包括以下步骤：棒料制备‑清理‑棒料装卡‑预制粉洗炉‑预制粉收集‑再次清理‑制粉‑筛分处理‑气流分级处理。本发明采用无坩埚式电极感应氩气雾化法制备涡轮盘用高温合金粉末，避免合金熔液与坩埚接触，降低非金属夹杂物的含量，提高粉末纯净度，同时保证粉末的细粉收得率，降低成本，从而解决了现有技术中制备得到的粉末非金属夹杂物的含量偏高且成本较高的技术问题。

Description

航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法
技术领域
本发明涉及金属粉末制备技术领域，具体涉及一种航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法。
背景技术
涡轮盘是航空发动机的核心构件，在很大程度上决定了发动机的可靠性、寿命和性能水平。由于发动机推重比及功重比的要求越来越高，涡轮盘用材料的合金化程度也越来越高，这在很大程度上增加了传统合金铸锭的加工难度，容易产生严重的成分偏析，粉末高温合金材料的出现，为上述问题的解决提供了行之有效的方法。
目前制备发动机涡轮盘的主流工艺是粉末冶金法，该方法的主要原理是将高温合金制备成粉末，通过热等静压工艺成型后，采用等温锻造工艺加工涡轮盘件。高温粉末是制备涡轮盘的原材料，也是决定后期涡轮盘性能的关键。目前涡轮盘用高温合金粉末通常采用真空感应氩气雾化法或者等离子旋转电极法制备，真空感应氩气雾化法细粉(150μm以下)收得率高，但由于合金熔炼过程中与坩埚接触，粉末中含有较多的非金属夹杂物，容易导致涡轮盘在服役条件下产生严重开裂；旋转电极法是俄罗斯涡轮盘用粉的主要制备方法，制粉的粉末球形度高，流动性好，但受电极转速限制，细粉(150μm以下)收得率偏低，间接导致粉末成本增加，同时非金属夹杂的尺寸也较大。
因此，开发一种能够降低非金属夹杂物的含量，提高粉末纯净度，同时保证粉末的细粉得率的航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法是十分必要的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法，该方法采用无坩埚式电极感应氩气雾化法制备涡轮盘用高温合金粉末，避免合金熔液与坩埚接触，降低非金属夹杂物的含量，提高粉末纯净度，同时保证粉末细粉(150μm以下)的收得率，降低成本，以解决现有技术中制备得到的粉末非金属夹杂物的含量偏高且成本较高的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法。
该航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法包括以下步骤：
(1)棒料制备：将母合金锭材制备成锥形尖端的棒料，并保持棒料清洁；
(2)清理：对雾化设备进行清理；
(3)棒料装卡：通过夹持机构将所述清洁棒料垂直安装在进料装置下方；
(4)预制粉洗炉：在气体保护下，对所述棒料进行感应熔炼以使锥形尖端形成连续稳定的液流；然后采用热气体雾化工艺对所述液流进行雾化处理，得到预制粉；
(5)预制粉收集：将得到的所述预制粉进行单独收集保存；
(6)再次清理：对设备再次进行充分清理，使残留的粉末充分清理干净；
(7)制粉：对同一批次的所述棒料采用步骤(4)所示的热气体雾化工艺进行雾化制粉，得到雾化粉末；
(8)筛分处理：在气体保护下将所述雾化粉末进行筛分处理，得到筛分粉末；
(9)气流分级处理：在气体保护氛围下，采用气流分级工艺对所述筛分粉末进行分级和破碎处理，得到所述高温合金粉末。
进一步的，所述母合金锭材采用真空水平连铸工艺或者采用真空感应熔炼工艺和真空电渣重熔工艺制备。
进一步的，所述棒料的直径为50-70mm、长度为550-650mm，且所述棒料一端的锥角为60-120°。
进一步的，所述感应熔炼过程包括开启送料机构，所述棒料运动至距感应线圈15-20mm高度时，开启中频感应线圈电源，对所述合金棒料进行加热，熔炼温度为1500-1650℃。
进一步的，所述雾化处理过程包括采用自由落体式喷嘴对所述液流进行雾化，通过风机抽出雾化炉内气体，同时向熔炼室内补充保护气体，保持熔炼室处于0-1Pa微正压状态。
进一步的，步骤(4)中，在雾化前，对雾化气体进行加热，保证气体温度为100-300℃，雾化压力控制在3.5-5.5MPa。
进一步的，所述中频感应线圈电源功率为15-25KW；加热过程中，所述棒料尖端保持100-200℃过热度。
进一步的，步骤(8)中，所述筛分系统筛网的目数为150目，以除去粉末中的大颗粒和熔炼残渣。
进一步的，所述筛网通过上下两层环形不锈钢装置固定，并在筛网架边缘位置增加定位螺栓限制所述筛网滑动。
进一步的，步骤(4)中，还包括对熔炼室和雾化炉进行抽真空处理，真空度为10-4-10-3Pa，然后向所述熔炼室和雾化炉内充入保护气体。
进一步的，所述保护气体为高纯氩气。
本发明中，为保证批量制备粉末的纯净度，将同一批次的母合金棒料熔炼1-2根，粉末单独收集，并随后对制粉炉内的管路及内壁进行二次清理，最大限度保证制粉设备的洁净度，并降低混入其他牌号合金材料的风险。
本发明中，为提高粉末细粉收得率，优化粉末颗粒表面质量，减轻团聚及粉末粘连现象，采用热气体雾化技术对合金液流进行雾化。在雾化前，对雾化气体进行加热，保证气体温度为100-300℃。
传统筛分设备是通过有机胶水将目标粒度筛网与筛网架进行粘合，使用过程中粉末多次对粘结位置进行冲刷，增加了非金属夹杂物引入的可能。为了避免粉末在筛分过程中与橡胶等物质接触增加粉末中非金属夹杂物的含量，本发明对粉末筛分装置进行了改进，通过上下两层环形不锈钢装置实现筛网的固定，并在筛网架边缘位置增加定位螺栓限制筛网滑动。上述改进方法使得整个筛分过程中与粉末接触的位置全部为不锈钢材质，最大限度的避免了筛分过程中非金属夹杂物的引入。
本发明中，采用气流分级技术，对筛分后的粉末进行分级及破碎处理，粉末在气流分级系统中进行碰撞摩擦，有效降低粉末中的卫星粉含量，实现粉末整形。
本发明中，采用非金属夹杂物含量较低的真空水平连铸或者真空感应熔炼+电渣重熔工艺制备的母合金材料，在粉末制备流程中增加了预制粉工序，降低制备过程粉末中引入其他合金材料的风险，降低粉末非金属夹杂物含量。并且，采用结构优化后的筛分装置，粉末在筛分过程中不与橡胶等有机物质接触，降低非金属夹杂物的引入。通过母合金质量控制及制粉、筛分等过程控制，最大限度降低粉末中的非金属夹杂物含量。通过热气体雾化技术、气流分级等技术，提高粉末质量，降低粉末卫星粉含量，提高粉末松装密度，使粉末满足航空发动机涡轮盘用粉的技术要求。
本发明中，采用真空水平连铸或者真空感应熔炼制备的超净高温合金棒料为原材料，采用无坩埚式电极感应气雾化法制备涡轮盘用粉末高温合金，细粉收得率高，非金属夹杂物含量低，同时通过粉末分级等后处理手段，有效降低粉末引入夹杂的可能途径，提高粉末纯净度，从而解决了现有技术中制备得到的粉末非金属夹杂物的含量偏高且成本较高的技术问题。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明中航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法的工艺路线图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明公开了一种航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法。该制备方法具体包括以下步骤：
(1)母合金的制备：采用真空水平连铸工艺或者采用真空感应熔炼工艺和真空电渣重熔工艺，制备得到母合金，以控制母合金中的非金属夹杂物含量，保证母合金成分均匀。
(2)原材料处理：将母合金进行锻造和车削加工，得到直径为50-70mm、长度为550-650mm的棒料，并将其一端加工成角度范围为60-120°的锥角；加工好的棒料须经超声波清洗和酒精擦拭，去除表面油污及杂质，并用洁净的、新的透明薄膜进行包裹，后续制粉前再将薄膜拆开。
(3)清理：制粉前，对制粉设备进行清理，使用吸尘器将气路、管路等位置残留的粉末去除，吸尘器处理不到的位置需人工清理，采用无尘布蘸取酒精对炉体、管路、雾化器、粉末收集罐等部位进行擦拭。
(4)棒料装卡：去除棒料表面包裹的薄膜，通过夹持机构将所述棒料安装在进料装置下方，并调整紧固螺钉，以保证棒料垂直度。
(5)抽真空：对熔炼室和雾化炉进行抽真空处理，真空度为10-4-10-3Pa，然后向所述熔炼室和雾化炉内充入纯度大于99.999％的氩气作为保护气体。
(6)熔炼：开启送料机构，棒料运动至距感应线圈15-20mm高度时，开启中频感应线圈电源，通过锥形铜感应线圈对棒料进行加热，棒料尖端熔化后形成连续稳定的液流；其中，中频感应线圈电源功率为15-25KW；加热过程中，所述棒料尖端保持100-200℃过热度。
(7)雾化：采用热气体雾化工艺对所述液流进行雾化，选用自由落体式喷嘴，并且在雾化前，对雾化气体进行加热，保证气体温度为100-300℃，雾化压力控制在3.5-5.5MPa，通过风机抽出雾化炉内气体，同时向熔炼室内补充高纯氩气，保持熔炼室处于0-1Pa微正压状态。
(8)粉末收集：卸下收粉罐，关闭所述收粉罐上方的蝶阀，保持预制粉处于高纯氩气保护下，然后将得到的预制粉进行单独收集保存；
(9)再次清理：对设备再次进行充分清理，将管道、炉体内壁残留的粉末清理干净；
(10)制粉：对剩余的同一批次的上述棒料采用步骤(5)-(7)所示的熔炼及热气体雾化工艺进行雾化制粉，得到雾化粉末；
(11)筛分处理：将收粉罐通过吊装与粉末筛分系统进料口连接，粉末筛分系统内部充入高纯氩气保护，然后打开所述蝶阀，通过150目筛网进行粒度分级，去掉粉末中的大颗粒和熔炼残渣；其中，粉末筛分系统中的筛网通过上下两层环形不锈钢装置固定，并在筛网架边缘位置增加定位螺栓限制所述筛网滑动；
(12)气流分级处理：在高纯氩气保护氛围下，采用气流分级工艺对经过筛分处理后的预制棒粉进行分级和破碎处理，通过气分级机的分级及冲击破碎作用，对粉末进行整形，提高粉末流动性及松装密度。
(13)包装：将经过气流分级处理的粉末分别进行惰性气体保护包装。
下面将结合具体实施例对本发明中的制备方法进行详细说明。
实施例1：
本发明公开了一种航空发动机涡轮盘用GH4169高温合金粉末的制备方法。该制备方法具体包括以下步骤：
(1)母合金的制备：GH4169母合金采用真空水平连铸工艺制备。
(2)原材料处理：将GH4169母合金加工成直径50mm、长度600mm的棒料，并将其一端加工成90°锥角，使用刻度笔在另一端刻上棒料批号；棒料经过超声波清理后，用洁净保鲜膜包裹。
(3)清理：对制粉设备进行清理，保证管路、内壁等位置无残留粉末及夹杂物。
(4)棒料装卡：去除包裹在棒料表面的保鲜膜，装卡棒料，并通过调节螺丝保证棒料垂直度。
(5)抽真空：对熔炼室和雾化炉抽真空，真空度为10-4Pa，然后向熔炼室和雾化炉内充入纯度大于99.999％的氩气作为保护气体。
(6)熔炼：开启送料机构，当GH4169棒料运动至距感应线圈15mm高度时，开启中频感应线圈电源，电源功率为20KW，通过红外测温仪检测棒料尖端液流温度，保持150±20℃的过热度。
(7)雾化：选用出气口汇聚角度为25°的自由落体式喷嘴进行雾化，雾化气体温度为150℃，雾化压力4.2MPa，通过风机抽出雾化炉内气体，同时向熔炼室内补充高纯氩气，保持熔炼室处于0.1Pa的微正压状态。
(8)粉末收集：卸下粉末罐，并将预制粉末单独保存。
(9)再次清理：单根GH4169棒料雾化完成后，再次对炉体进行清理，去除内壁粘连及管道等处残存粉。
(10)制粉：将剩余同批次GH41269棒料重复步骤(4)-(7)操作，进行批量制粉，得到雾化粉末。
(11)筛分处理：采用自动化气体保护筛分系统对上述雾化粉末进行筛分处理，筛网目数150目；其中，筛分系统中的筛网通过上下两层环形不锈钢装置固定，并在筛网架边缘位置增加定位螺栓限制所述筛网滑动。
(12)气流分级处理：采用惰性气体保护气流分级设备对经筛分处理后的粉末进行整形处理。
(13)包装：将经过气流分级处理后的粉末分别进行惰性气体保护包装。
对本发明实施例1中制备得到的GH4169合金粉末进行检测，粒度检测结果为D10＝13μm，D50＝51μm，D90＝103μm，粉末松装密度4.3g/cm3，霍尔流速15s/50g，球形度0.9，非金属夹杂物≤10颗/500g，符合航空发动机涡轮盘用GH4169高温合金粉末的使用要求。同时，0-100μm粉末占全部出炉粉末的90％。
为了更好的说明采用实施例1中的制备方法能够得到性能较好的航空发动机涡轮盘用高温合金粉末，本发明进行了对比试验，具体为采用与实施例1相同的GH4169母合金，并对GH4169母合金进行了相同的原材料处理，然后分别采用对比例1-3的制备工艺制得航空发动机涡轮盘用高温合金粉末，然后按照相同的方法测试实施例1和对比例1-3得到的粉末性能，具体如下所述。
对比例1：
一种航空发动机涡轮盘用GH4169高温合金粉末的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)母合金的制备：GH4169母合金采用真空水平连铸工艺制备。
(2)原材料处理：将GH4169母合金加工成直径50mm、长度600mm的棒料，并将其一端加工成90°锥角，使用刻度笔在另一端刻上棒料批号；棒料经过超声波清理后，用洁净保鲜膜包裹。
(3)清理：对制粉设备进行清理，保证管路、内壁等位置无残留粉末及夹杂物。
(4)棒料装卡：去除包裹在棒料表面的保鲜膜，装卡棒料，并通过调节螺丝保证棒料垂直度。
(5)抽真空：对熔炼室和雾化炉抽真空，真空度为10-4Pa，然后向熔炼室和雾化炉内充入纯度大于99.999％的氩气作为保护气体。
(6)熔炼：开启送料机构，当GH4169棒料运动至距感应线圈15mm高度时，开启中频感应线圈电源，电源功率为20KW，通过红外测温仪检测棒料尖端液流温度，保持150±20℃的过热度。
(7)雾化：选用出气口汇聚角度为25°的自由落体式喷嘴进行雾化，雾化气体温度为150℃，雾化压力4.2MPa，通过风机抽出雾化炉内气体，同时向熔炼室内补充高纯氩气，保持熔炼室处于0.1Pa的微正压状态，得到雾化粉末；
(8)筛分处理：采用自动化气体保护筛分系统对上述雾化粉末进行筛分处理，筛网目数150目；其中，筛分系统中选用传统不锈钢筛网，筛网与筛框之间采用橡胶圈密封。
(9)气流分级处理：采用惰性气体保护气流分级设备对经筛分处理后的粉末进行整形处理。
(10)包装：将经过气流分级处理后的粉末分别进行惰性气体保护包装。
对比例2：
一种航空发动机涡轮盘用GH4169高温合金粉末的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)母合金的制备：GH4169母合金采用真空水平连铸工艺制备。
(2)原材料处理：将GH4169母合金加工成直径50mm、长度600mm的棒料，并将其一端加工成90°锥角，使用刻度笔在另一端刻上棒料批号；棒料经过超声波清理后，用洁净保鲜膜包裹。
(3)清理：对制粉设备进行清理，保证管路、内壁等位置无残留粉末及夹杂物。
(4)棒料装卡：去除包裹在棒料表面的保鲜膜，装卡棒料，并通过调节螺丝保证棒料垂直度。
(5)抽真空：对熔炼室和雾化炉抽真空，真空度为10-4Pa，然后向熔炼室和雾化炉内充入纯度大于99.999％的氩气作为保护气体。
(6)熔炼：开启送料机构，当GH4169棒料运动至距感应线圈15mm高度时，开启中频感应线圈电源，电源功率为20KW，通过红外测温仪检测棒料尖端液流温度，保持150±20℃的过热度。
(7)雾化：选用出气口汇聚角度为25°的自由落体式喷嘴进行雾化，雾化气体温度为150℃，雾化压力4.2MPa，通过风机抽出雾化炉内气体，同时向熔炼室内补充高纯氩气，保持熔炼室处于0.1Pa的微正压状态。
(8)粉末收集：卸下粉末罐，并将预制粉末单独保存。
(9)再次清理：单根GH4169棒料雾化完成后，再次对炉体进行清理，去除内壁粘连及管道等处残存粉。
(10)制粉：将剩余同批次GH41269棒料重复步骤(4)-(7)操作，进行批量制粉，得到雾化粉末。
(11)筛分处理：采用自动化气体保护筛分系统对上述雾化粉末进行筛分处理，筛网目数150目；其中，筛分系统中的筛网通过上下两层环形不锈钢装置固定，并在筛网架边缘位置增加定位螺栓限制所述筛网滑动。
(12)包装：将筛分处理后的粉末分别进行惰性气体保护包装。
对比例3：
一种航空发动机涡轮盘用GH4169高温合金粉末的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)母合金的制备：GH4169母合金采用真空水平连铸工艺制备。
(2)原材料处理：将GH4169母合金加工成直径50mm、长度600mm的棒料，并将其一端加工成90°锥角，使用刻度笔在另一端刻上棒料批号；棒料经过超声波清理后，用洁净保鲜膜包裹。
(3)清理：对制粉设备进行清理，保证管路、内壁等位置无残留粉末及夹杂物。
(4)棒料装卡：去除包裹在棒料表面的保鲜膜，装卡棒料，并通过调节螺丝保证棒料垂直度。
(5)抽真空：对熔炼室和雾化炉抽真空，真空度为10-4Pa，然后向熔炼室和雾化炉内充入纯度大于99.999％的氩气作为保护气体。
(6)熔炼：开启送料机构，当GH4169棒料运动至距感应线圈15mm高度时，开启中频感应线圈电源，电源功率为20KW，通过红外测温仪检测棒料尖端液流温度，保持150±20℃的过热度。
(7)雾化：选用出气口汇聚角度为25°的自由落体式喷嘴进行雾化，雾化压力4.2MPa，通过风机抽出雾化炉内气体，同时向熔炼室内补充高纯氩气，保持熔炼室处于0.1Pa的微正压状态。
(8)粉末收集：卸下粉末罐，并将预制粉末单独保存。
(9)再次清理：单根GH4169棒料雾化完成后，再次对炉体进行清理，去除内壁粘连及管道等处残存粉。
(10)制粉：将剩余同批次GH41269棒料重复步骤(4)-(7)操作，进行批量制粉，得到雾化粉末。
(11)筛分处理：采用自动化气体保护筛分系统对上述雾化粉末进行筛分处理，筛网目数150目；其中，筛分系统中的筛网通过上下两层环形不锈钢装置固定，并在筛网架边缘位置增加定位螺栓限制所述筛网滑动。
(12)气流分级处理：采用惰性气体保护气流分级设备对经筛分处理后的粉末进行整形处理。
(13)包装：将经过气流分级处理后的粉末分别进行惰性气体保护包装。
实验测试：
一、实验对象
实验组为采用实施例1中的制备方法得到的粉末；对照组为采用对比例1-3中的制备方法得到的粉末。
二、实验方法
实施例1和对比例1-3均采用现有技术中的相同的测试方法，对制备得到的粉末进行粒度、松装度、霍尔流速以及非金属夹杂物含量等的测定。
三、实验结果
对实施例1和对比例1-3的测试结果进行统计，测试结果详见表1。
表1
Figure BDA0002098826520000151
从表1可以看出，与对比例1相比，本发明在制粉过程中采用真空水平连铸棒料，并增加预制粉和二次清炉步骤，从原材料及制粉设备方面降低了引入非金属夹杂的可能性，并对粉末筛分设备进行改造，避免粉末在筛分过程中与非金属物质接触，因此本发明将预制粉工序、二次清炉以及粉末筛分设备的改进三者有效结合，成功将成品粉末中的非金属夹杂物含量从50颗/500g降低至10颗/500g；并且，分析表1可以得出，本发明对粉末进行了气流分级处理，能够改善粉末形貌及流动性，与未进行气流分级处理的粉末相比，粉末的流动性从20s/50g降低至15s/50g，松装密度从4.0g/cm3提高至4.3g/cm3，球形度从0.87提高到0.9；此外，本发明在制粉过程中采用热气体雾化技术，显著提高了粉末收得率，将0-100μm粉末的收得率从未采用热气体雾化时的80％提升到90％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）棒料制备：将母合金锭材制备成锥形尖端的棒料，并保持棒料清洁；
（2）清理：对雾化设备进行清理；
（3）棒料装卡：通过夹持机构将所述清洁棒料垂直安装在送料机构下方；
（4）预制粉洗炉：在气体保护下，对所述棒料进行感应熔炼以使锥形尖端形成连续稳定的液流；然后采用热气体雾化工艺对所述液流进行雾化处理，得到预制粉；
（5）预制粉收集：将得到的所述预制粉进行单独收集保存；
（6）再次清理：对设备再次进行充分清理，使残留的粉末充分清理干净；
（7）制粉：对同一批次的所述棒料采用步骤（4）所示的热气体雾化工艺进行雾化制粉，得到雾化粉末；
（8）筛分处理：在气体保护下将所述雾化粉末进行筛分处理，得到筛分粉末；其中，筛网的目数为150目，以除去粉末中的大颗粒和熔炼残渣；所述筛网通过上下两层环形不锈钢装置固定，并在筛网架边缘位置增加定位螺栓限制所述筛网滑动；
（9）气流分级处理：在气体保护氛围下，采用气流分级工艺对所述筛分粉末进行分级和破碎处理，得到所述高温合金粉末。
2.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法，其特征在于，所述母合金锭材采用真空水平连铸工艺或者采用真空感应熔炼工艺和真空电渣重熔工艺制备。
3.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法，其特征在于，所述棒料的直径为50-70mm、长度为550-650mm，且所述棒料一端的锥角为60-120°。
4.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法，其特征在于，所述感应熔炼过程包括开启送料机构，所述棒料运动至距感应线圈15-20mm高度时，开启中频感应线圈电源，对所述棒料进行加热，熔炼温度为1500-1650℃。
5.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法，其特征在于，所述雾化处理过程包括采用自由落体式喷嘴对所述液流进行雾化，通过风机抽出雾化炉内气体，同时向熔炼室内补充保护气体，保持熔炼室处于微正压状态。
6.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，在雾化前，对雾化气体进行加热，保证气体温度为100-300℃，雾化压力控制在3.5-5.5MPa。
7.根据权利要求4所述的航空发动机涡轮盘用高温合金粉末的制备方法，其特征在于，所述中频感应线圈电源功率为15-25KW；加热过程中，所述棒料尖端保持100-200℃过热度。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110640155A (zh) * 2019-10-15 2020-01-03 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 提高气雾化法所制备金属粉末球形度的方法
CN111230131B (zh) * 2020-03-18 2023-07-21 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种钛粉的制备方法及由其制备的钛粉和用途
CN113369484A (zh) * 2021-06-08 2021-09-10 金川镍钴研究设计院有限责任公司 一种制备低氧含量真空气雾化3d打印高温合金粉末的方法
CN113718138B (zh) * 2021-11-03 2022-02-11 北京科技大学 Vidp+vhcc双联生产粉末高温合金母合金的方法和粉末高温合金母合金
CN114247892A (zh) * 2021-12-24 2022-03-29 江苏永炬锻造有限公司 一种基于粉末冶金的模具钢的制备方法
CN114289724A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 南通金源智能技术有限公司 一种气雾化金属粉末的后处理方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106216703A (zh) * 2016-09-27 2016-12-14 中航迈特粉冶科技（北京）有限公司 一种3d打印用球形铝合金粉末的制备方法
CN106735273A (zh) * 2017-02-14 2017-05-31 上海材料研究所 一种选区激光熔化成形用Inconel718镍基合金粉末及其制备方法
CN106914626A (zh) * 2017-04-10 2017-07-04 西安铂力特激光成形技术有限公司 一种超细金属粉末的制备装置和制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3913649A1 (de) * 1989-04-26 1991-01-17 Krupp Pulvermetall Gmbh Verfahren und anlage zum herstellen metallischer pulver aus einer metallschmelze durch gasverduesen
JPH11293302A (ja) * 1998-04-14 1999-10-26 Sanyo Special Steel Co Ltd 金属磁性粉末圧粉コア材の製造方法
FR2935396B1 (fr) * 2008-08-26 2010-09-24 Aubert & Duval Sa Procede de preparation d'une piece en superalliage base nickel et piece ainsi obtenue.
CN108580913A (zh) * 2018-07-10 2018-09-28 深圳微纳增材技术有限公司 一种3d打印用贵金属粉末制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106216703A (zh) * 2016-09-27 2016-12-14 中航迈特粉冶科技（北京）有限公司 一种3d打印用球形铝合金粉末的制备方法
CN106735273A (zh) * 2017-02-14 2017-05-31 上海材料研究所 一种选区激光熔化成形用Inconel718镍基合金粉末及其制备方法
CN106914626A (zh) * 2017-04-10 2017-07-04 西安铂力特激光成形技术有限公司 一种超细金属粉末的制备装置和制备方法

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