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2025-04-01 8 新材料及矿产报告
熔炼是高质量高温合金制备的关键环节。高温合金母合金的质量会直 接影响到后续的处理工艺,对高温合金产品最终的性能表现形成重要 影响。在成分一定的条件下,需要选择适当的生产工艺,控制合金的 偏析、纯净度等,最终才能制备得到符合性能要求的高温合金制品。 国内外高温合金的熔炼方法包括单联、双联和三联工艺,联用越多, 成品质量越好,但工艺复杂且成本会更高。变形高温合金的制备工艺主要包括熔炼、铸锭开坯与锻造、锻轧、热 镦、冷轧、冷镦、冷拔和热处理等方法,制成棒材、锻件、环形件、 板材、管材、带材和丝材等形式的产品,上述产品进一步采用锻造、 机加工、焊接、冲压成形等工艺方法制备成最终的零件。 铸造高温合金母合金是合金原材料经过精炼后,成分精确的初级合金 材料,是铸造高温合金和变形高温合金制备的前置产品。母合金重熔 浇筑获得的铸造高温合金,主要用于制备形状比较复杂的产品,如采 用冷却技术的空心叶片,内部型腔复杂,只能采用精密铸造工艺才能 生产。 粉末高温合金是一种新型高温合金,一般是将高合金化、难变形的高 温合金用各种方法制成粉末,然后采用热等静压或热挤压等方法进一 步制成坯料,最后制成涡轮盘。
自 1916 年 Wilhelm Rohn 第一次用真空感应熔炼炉熔炼出金属后,真 空熔炼设备与技术已有很大发展,可以生产容量为 1kg(甚至几十克) 至 60 吨(甚至更大)的真空感应熔炼炉。1923 年德国采用 4 吨容量 的真空感应熔炼炉制备 Ni、Co 高温合金,开始了 VIM 设备的工业化 应用。我国于 1956 年进口了 2 台 10kg 级真空感应熔炼炉,并开始开 展高温合金研究。 目前国内高温合金专业化冶金厂及相关企业在用的各种容量真空感 应熔炼炉近千台。例如,抚钢安装有 1 吨、3 吨、12 吨真空感应熔炼 炉,正在采购 30 吨真空感应熔炼炉;宝钢特钢的 VIM 设备容量包括 150 千克、1 吨、6 吨、12 吨;攀钢集团长城特钢有 6 吨真空感应熔 炼炉。科研院所如北京航材院的 VIM 设备容量有 500 千克、1 吨、2 吨;钢研总院设备容量为 500 千克、2 吨等。近年一些新兴高温合金 企业如中航上大(1 吨、4 吨、6 吨)、中航钛业(500 千克、2 吨)、 无锡隆达(3 吨)等,都采购安装了先进的真空感应熔炼炉。其中, 一些容量较小(10~15 千克)的真空感应熔炼炉多用在航空发动机厂, 主要用于制备小型高温合金铸件(如航空发动机叶片、结构件等)。 目前,国内设备厂家在真空感应熔炼炉制备方面技术较成熟,与国外 差距相对较小。
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